Las células del SN utilizan un código o lenguaje para comunicarse entre sí y con otras células del organismo que está basado en dos tipos de señales, eléctricas y químicas.
Algunas señales eléctricas se originan en las dendritas y en el soma que, en general, están especializados en la recepción de la información, mientras que otro tipo de señales se producen en el axón y son conducidas a lo largo del mismo hasta alcanzar los botones terminales, donde desencadenan la liberación de sustancias químicas que actúan como mediadoras en la transmisión de información a otras neuronas. Las señales eléctricas que se producen en las neuronas, al igual que en tras células del organismo, se deben a las propiedades eléctricas que presentan sus membranas celulares, aunque únicamente las neuronas son capaces de utilizar estas señales eléctricas para transmitir información.
La capacidad de la membrana celular para generar señales eléctricas se debe a la existencia de una diferencia de potencial o de carga eléctrica entre el interior y el exterior celular que, a su vez, es debida a la diferente distribución de moléculas con carga eléctrica (iones) presentes a ambos lados de la membrana. Esta diferencia de potencial eléctrico es el potencial de membrana o voltaje de membrana y puede adoptar diferentes valores según el estado en que se encuentre la neurona, siendo, por tanto, un valor relativo que indica cuál es la diferencia de cargas eléctricas entre el interior y el exterior celular en cada uno de esos estados. Estos diferentes valores se deben a los cambios en la distribución de las cargas eléctricas entre el interior y el exterior celular, producidos por el movimiento de los iones a través de la membrana y que, a su vez, depende de diversos factores: el gradiente electroquímico determinará la dirección del movimiento de los iones siempre que la membrana sea permeable a ellos (canales iónicos abiertos) y el transporte de estos iones contra el gradiente de concentración llevado a cabo por las bombas iónicas.
Entre los diferentes valores que puede adoptar el potencial de membrana se encuentra el potencial de reposo que es la diferencia de potencial entre el interior y exterior celular cuando la neurona se encuentra inactiva, es decir, en reposo, y el potencial de acción o impulso nervioso que es la señal básica que representa la transmisión de información en el SN.