Kaltsiumi ja toimepotentsiaali mõistmiseks on kõige parem vaadelda seda protsessi tervikuna. Keemiliste impulsside vallandamist üle närviteede võib pidada aktsioonipotentsiaaliks. See protsess on vajalik selleks, et neuronid vabastaksid kemikaale, mida nimetatakse neurotransmitteriteks. Neurotransmitterid hõlbustavad rakkudevahelist suhtlust närvisüsteemis ja on selle protsesside jaoks olulised. Kaltsium mängib selle toimumise võimaldamisel olulist rolli.
Närvisüsteem on keskkond, mille kaudu keha tajub välismaailma ja sellele reageerib. Ilma korralikult töötava süsteemita ei saa inimene kogeda keskkonna stiimuleid ega neile õigesti reageerida. Närvisüsteemil on sensoorsed aspektid, aga ka motoorsed või tegevusaspektid, millest enamik tugineb ajule ja seljaajule kui nende kesksetele töötlemisjaamadele. Näiteks põleti puudutamise võtab üles sensoorne närv ja suunab see töötlemiseks seljaajusse ning motoorne närv käsib keha lihaseid kokku tõmbuda viisil, mis eemaldab potentsiaalselt ohtlikust olukorrast lisandi.
Kaltsium ja aktsioonipotentsiaal on selle näite stiimuli ja tegevuse toimumise võimaldamisel tihedalt seotud. Aktsioonipotentsiaal ei saa tekkida ilma käivitava stiimulita – see võib olla loomulik, näiteks põleti puudutamine, või sünteesitud, nagu elektrišokiseadmete puhul. See esialgne stiimul käivitab sündmuste ahela, mis võimaldab neuronitel üksteisega suhelda. Need elektrofüsioloogilised sündmused kulmineeruvad neurotransmitteri vabanemisega neuronitevahelisse mikroskoopilisse pilusse, mida nimetatakse sünapsiks. Kaltsium ja toimepotentsiaal saavad siin kokku, kuna kaltsiumkatioonid aitavad kaasa neurotransmitterite liikuvusele.
Mitte iga rakk, mis on erutuv, ei järgi sama meetodit aktsioonipotentsiaali saavutamiseks; näiteks südamerakkudes võib kaltsiumi kasutada ka päästikuna, et avada raku väravad, mis põhjustavad suure osa aktsioonipotentsiaalide eest vastutavast keemilisest aktiivsusest. Naatrium ja kaalium on kaks kõige tüüpilisemat iooni, mis on seotud aktsioonipotentsiaalide käivitamisega; samas võib ka kaltsiumi ja aktsioonipotentsiaali stimulatsioon olla seotud. Selle neuraalse kommunikatsiooni esoteerilise ja teoreetilise seletuse keerukus muudab kaltsiumi ja aktsioonipotentsiaali mõistmise kohati keeruliseks, kuid üldiselt aitab kaltsiumi ja aktsioonipotentsiaali vaheline seos protsessi käivitada ja neurotransmittereid üle kanda aksoni terminalist ehk haru otsast. neuron sünapsi.