Repolarizacija akcijskega potenciala je ena od stopenj, ki nastanejo pri prenosu živčnega impulza. Živčni impulzi so elektrokemična sporočila, ki se pošiljajo po dolžini nevrona ali živčne celice od dendritov do končnih brstov aksona. Rečeno je, da se sporočila prenašajo elektrokemično, ker kemikalije v telesu povzročijo, da se električni signal premika skozi nevron. Faze, ki jih preživi nevron, so mirovanje, depolarizacija akcijskega potenciala in repolarizacija akcijskega potenciala.
V živčnem sistemu imajo električno nabiti ioni glavno vlogo pri pošiljanju živčnega impulza. Vpleteni so zlasti natrijevi, kalijevi, kloridni in kalcijevi ioni. Natrij in kalij imata pozitiven naboj +1, medtem ko ima kalcij pozitiven naboj +2. Kloridni ioni so negativno nabiti (-1).
Ko nevron počiva ali se živčni impulz ne pošilja, celična membrana nadzoruje, kateri ioni so v celici in kateri so zunaj nje. Posledično ima notranjost nevrona negativen naboj v primerjavi z območjem, ki ga obdaja. Ionski kanali in črpalke znotraj membrane preprečujejo učinke difuzije ionov, da ohranijo potencial mirovanja približno -70 milivoltov (mV).
Za pošiljanje živčnega impulza se mora znotraj nevrona pojaviti akcijski potencial. Depolarizacija nevrona je potrebna, da se akcijski potencial pošlje vzdolž živčne celice. To pomeni, da pride do izmenjave ionov čez celično membrano nevrona, ki jo povzroči neka vrsta stimulacije. Ko je nevron stimuliran, se natrijevi kanali znotraj membrane odprejo, kar omogoča, da natrijevi ioni hitijo v živčno celico. Ko več natrijevih ionov vstopi v nevron, postaja notranjost celice vedno bolj pozitivna v primerjavi z zunanjo stranjo.
Za pošiljanje akcijskega potenciala mora biti dosežen prag najmanj -55 mV. Če prag ni dosežen, se akcijski potencial ali živčni impulz ne pošlje. Ko je prag dosežen, se večina natrijevih ionskih kanalov odpre, tako da naboj znotraj celice doseže +30 mV. Ta konica je akcijski potencial, ki je električni impulz, ki potuje po dolžini živčne celice. Akcijski potencial stimulira naslednji odsek nevrona, medtem ko se v prejšnjem delu začne repolarizacija akcijskega potenciala.
Med repolarizacijo akcijskega potenciala se relativni naboj nevrona vrne v stanje mirovanja. Ko dosežemo +30 mV, se kalijevi kanali začnejo odpirati, natrijevi pa zapirajo. Ko se kalijevi kanali odprejo, kalij hiti iz celice, da bi poskušal uravnotežiti naboje na obeh straneh membrane. Kalijevi kanali ostanejo odprti, dokler ni dosežen potencial mirovanja -70 mV.