Il potenziale d'azione ventricolare nei miociti ventricolari è di circa -90 mV. Questo potenziale di membrana è dovuto alle differenti concentrazioni degli ioni; in particolare, per mantenere costante il potenziale di riposo vi è la necessità di avere due pompe ioniche. La prima, quella presente anche nelle fibre nervose, è la pompa sodio-potassio, che tramite l'utilizzo dell'adenosina trifosfato (ATP) permette di regolarne la concentrazione. La seconda, che è una pompa presente nelle cellule miocardiche, è calcio-sodio dipendente che tende ad eliminare dalla cellula lo ione Ca++ usando l'energia dell'adenosin trifosfato in modo indiretta (l'ATP mantiene il gradiente del Na+, il sodio compie il lavoro che è utilizzato dalla pompa calcio-sodio per espellere il calcio).
Le fibre di conduzione atriali e ventricolari presentano delle risposte di tipo rapido. L'ampiezza del potenziale d'azione è di circa 105 mV, il che porta ad avere un picco (spike) del potenziale di circa 20 mV; esso è maggiore che nella maggior parte delle cellule muscolari, perché deve essere in grado di far rendere al massimo la pompa cardiaca. Il potenziale d'azione è costituito da cinque fasi:
L'ingresso di sodio rende il potenziale meno negativo, così che continuamente nuovi canali per il Na si aprano, aumentando il flusso (potenziale rigenerativo), fino ad un valore (-40mV), in cui tutti i canali Na si aprono; l'ingresso di Na rende l'interno della cellula positivo e l'esterno negativo, questa inversione della polarità di membrana è definita overshoot. Il flusso di Na si arresta poi con la chiusura delle barriere h.
Un miocita che sia stato depolarizzato non sarà più disponibile per un nuovo potenziale d'azione fino a che esso non si sia ripolarizzato parzialmente, l'intervallo fra il potenziale d'azione e il momento in cui il miocita è disponibile è definito «Periodo Refrattario Assoluto» (PRA), nel caso delle risposte rapide esso va dall'inizio della fase 0 a circa metà della fase 3.
La completa eccitabilità non viene ristabilita fino a quando non si ha la completa ripolarizzazione, questo intervallo che segue il PRA è chiamato «Periodo Refrattario Relativo» (PRR). Questo periodo permette un alto rendimento della funzione di pompa del cuore, in quanto il ventricolo può riempirsi completamente di sangue prima di eseguire un'altra contrazione; inoltre permette di avere una netta distinzione tra fase pulsoria (sistole) e fase di riposo (diastole), in maniera tale da permettere l'apporto di sangue attraverso le coronarie, che può avvenire solo in fase diastolica.
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