Considerando-se que um neurônio pré-sináptico já tenha sofrido uma despolarização e gerado um potencial de ação, a despolarização ao atingir o terminal do axônio ocasionará a abertura de canais de cálcio sensíveis à voltagem permitindo o influxo de cálcio.
A presença de cálcio no terminal sináptico ocasiona a fusão das vesículas de neurotransmissores na membrana plasmática e consequente liberação desses transmissores na fenda sináptica que se ligarão à proteínas da membrana da célula pós-sináptica, denominadas de receptores.
Essas proteínas podem ser canais que em resposta ao neurotransmissor se abrem e permitem a entrada de íons que despolarizarão a membrana pós-sináptica. Essa despolarização é denominada de potencial sináptico. Em geral, várias sinapses são necessárias para se gerar uma despolarização suficiente para ocasionar a abertura dos canais de Na sensíveis a voltagem, localizados na região inicial do axônio, e assim gerar um potencial de ação, o qual conduzirá a despolarização até o terminal do axônio permitindo assim a geração de uma sinapse entre esse neurônio e um outro.