Semelhante ao que ocorre no neurônio e na fibra muscular esquelética, o potencial de membrana se eleva rapidamente para valores positivos. 

O potencial de membrana tende a retornar ao seu valor de repouso. Isto ocorre porque, em valores menos negativos, os canais de sódio são inativados e canais para potássio operados por voltagem começam a se abrir.

Durante a despolarização desencadeada pelas correntes de entrada para sódio, os canais lentos para cálcio são também abertos de modo que, ao final da repolarização inicial, ocorre um equilíbrio entre as cargas positivas que entram, como o cálcio, e as que saem, como o potássio. 

É caracterizada por um rápido retorno do potencial de membrana ao seu repouso. Isto ocorre porque nesta fase não há correntes de entrada para sódio, uma vez que os canais para sódio ainda estão fechados e as correntes de entrada para cálcio se encontram em declínio.