A despolarização é a primeira fase do potencial de ação e é caracterizada pela inversão da polaridade elétrica na membrana celular, com uma mudança rápida e significativa no potencial de membrana. Isso ocorre quando o influxo de íons de sódio (Na+) na célula supera o fluxo de íons de potássio (K+) para fora da célula, fazendo com que a carga elétrica interna da célula se torne momentaneamente positiva em relação à carga externa.
Durante a despolarização, ocorre a abertura de canais de íons de sódio dependentes de voltagem na membrana celular, permitindo a entrada de íons de sódio na célula e gerando um influxo rápido de corrente elétrica. Isso faz com que o potencial de membrana se torne menos negativo e se aproxime do limiar de despolarização, desencadeando uma reação em cadeia que leva ao início do potencial de ação e, posteriormente, à contração do músculo cardíaco.