I canali ionici sono formati da subunità proteiche che costituiscono un "poro" acquoso nella membrana plasmatica permettendo agli ioni (Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Cl ^- ecc.) di passare dall'esterno all'interno della cellula (e viceversa) seguendo il loro gradiente elettrochimico (che tiene conto sia delle concentrazioni che delle cariche nei due versanti della membrana).

Due importanti caratteristiche dei canali sono: specificità e apertura controllata. Per quanto riguarda la specificità ogni canale ha una "strettoia" al suo interno che permette di selezionare uno ione rispetto a un altro, così esistono canali per il sodio o canali per il potassio e così via.
I canali non sono sempre aperti, essi possiedono delle chiusure che vengono aperte solo in presenza di opportuni stimoli meccanici, elettrici o chimici. La percezione sensoriale, la trasmissione dell'impulso nervoso, il dialogo tra i neuroni e il controllo della contrazione muscolare sono tutti fenomeni che dipendono dall'attività dei canali ionici che con la loro apertura e chiusura cambiano in continuazione le caratteristiche elettriche di potenziale di tutte le membrane delle cellule degli organismi pluricellulari.