Потенциал действия отличается от местного потенциала тем, что он возникает на строго определенную критическую, пороговую, силу раздражения и только через определенный латентный период, равный длительности достижения местным потенциалом критической величины. Возбуждение, сопровождающееся возникновением потенциала действия (величина его практически не зависит от любого изменения силы раздражения, т. е. он градуально независим от надпороговой силы), в отличие от возбуждения, сопровождающегося местным потенциалом, способно иррадиировать без ослабления (декремента) на большие расстояния от места возникновения. (Распространяющееся возбуждение в отличие от местного также обладает свойством рефрактерности.) Эти свойства потенциала действия определяют и биологический смысл характеризуемых им явлений — включение систем, обеспечивающих проявление и регулирование непроизвольных моторных (работа сердца, сократительная функция пищеварительного аппарата и др.) и особенно произвольных сложнокоординированных (движение, ходьба, бег, трудовая, спортивная деятельность и др.) двигательных реакций, лишь при необходимости, т. е. тогда, когда факторы внешней среды достигают значений, вызывающих существенные отклонения в жизнедеятельности организма. В противном случае эти системы находятся в состоянии физиологического покоя или близком к нему. В первую очередь это имеет отношение к аппарату произвольных движений — скелетной мускулатуре.
Таким образом, местный потенциал и потенциал действия — наиболее общие выражения состояния возбуждения, т. е. функциональной активности тканей, органов и организма в целом. Величина и характер местного потенциала и потенциала действия, так же как и потенциала покоя, находится в прямой зависимости от состояния обмена веществ в данный момент. Именно поэтому все регистрируемые электрические явления живых образований следует рассматривать как одно из проявлений жизнедеятельности биосистемы, источник которой заложен в обмене веществ.