心肌細胞膜是半透膜，靜息狀態時，膜外排列一定數量帶正電荷的陽離子，膜內排列相同數量帶負電荷的陰離子，膜外電位高于膜內，稱為極化狀態。靜息狀態下，由于心臟各部位心肌細胞都處于極化狀態，沒有電位差，電流記錄儀描記的電位曲線平直，即為體表心電圖的等電位線。心肌細胞在受到一定強度的刺激時，細胞膜通透性發生改變，大量陽離子短時間內涌入膜內，使膜內電位由負變正，這個過程稱為除極。對整體心臟來說，心肌細胞從心內膜向心外膜順序除極過程中的電位變化，由電流記錄儀描記的電位曲線稱為除極波，即體表心電圖上心房的P波和心室的QRS波。細胞除極完成后，細胞膜又排出大量陽離子，使膜內電位由正變負，恢復到原來的極化狀態，此過程由心外膜向心內膜進行，稱為復極。同樣心肌細胞復極過程中的電位變化，由電流記錄儀描記出稱為復極波。由于復極過程相對緩慢，復極波較除極波低。心房的復極波低、且埋于心室的除極波中，體表心電圖不易辨認。心室的復極波在體表心電圖上表現為T波。整個心肌細胞全部復極后，再次恢復極化狀態，各部位心肌細胞間沒有電位差，體表心電圖記錄到等電位線。
