Эффекты импульсной стимуляции зависят от силы, формы, длительности и частоты импульсов. Эти характеристики взаимосвязаны в соответствии с известными физиологическими закономерностями. При воздействии импульса электрического тока проницаемость клеточной мембраны изменяется значительно быстрее по сравнению с действием гальванизации. Сначала увеличивается проницаемость для ионов Na⁺, и она превышает проницаемость для ионов К⁺, которого первоначально содержится в клетке в 10 - 50 раз больше, чем в тканевой жидкости. Поскольку концентрация ионов Na⁺, наоборот, выше в тканевой жидкости, чем внутри клетки, то эти ионы направляются в клетку, резко снижая ее мембранный потенциал до нуля. В результате внутренняя поверхность мембраны теряет отрицательный заряд и на некоторое время становится положительной, а наружная поверхность меняет свой знак заряда на отрицательный. Эти процессы протекают очень быстро, вслед за ними возникают восстановительные процессы, когда проницаемость мембраны снижена для ионов Na⁺ и повышена для ионов К⁺. Весь этот комплекс изменений зарядов мембраны, длящийся тысячные доли секунды (миллисекунды), называется потенциалом действия.