A hiperpolarização é uma fase do potencial de ação que ocorre quando a membrana celular se torna mais negativa do que o seu potencial de repouso. Durante a fase de hiperpolarização, o potencial de membrana se afasta do potencial de repouso em direção a um valor mais negativo, geralmente devido ao aumento da condutância de canais de potássio que permanecem abertos além do seu tempo normal.
A hiperpolarização é uma fase importante porque ela ajuda a garantir que o neurônio não se torne hiperexcitável e que não dispare continuamente sinais elétricos. Isso permite que o neurônio responda de maneira mais seletiva aos estímulos que recebe e ajuda a evitar a sobrecarga de informações ou a superestimulação que podem ocorrer em condições patológicas. A hiperpolarização é uma parte crítica da regulação do potencial de ação e do funcionamento normal do sistema nervoso.