静息状态下，由于心脏各部位心肌细胞都处于极化状态，没有电位差。此时，膜外排列一定数量带正电荷的阳离子，膜内排列相同数量带负电荷的阴离子，膜外电位高于膜内。心肌细胞在受到一定强度的刺激时，细胞膜通透性发生改变，大量阳离子转移入细胞膜内，使膜内电位由负变正，这个过程称为去极化或除极化。

细胞除极完成后，细胞膜内阳离子又转移到细胞膜外，使膜内电位由正变负，恢复到原来的极化状态。心脏的去极化是从心内膜向心外膜方向进行，而复极化则相反，是从心外膜向心内膜进行。所以单个细胞记录到的电位变化，与心脏整体相比，复极化方向存在不同。