Tieto receptory sa otvárajú alebo zatvárajú ako odpoveď na neurotransmitery. Iónové kanály sa nachádzajú napr. v plazmatických membránach elektricky vzrušivých postsynaptických buniek. Signálom je tok iónov cez membránu, nasleduje zmena membránového potenciálu, mení sa dráždivosť bunkových membrán.
Základom pre podráždenie nervovej bunky a i pre vedenie nervového vzruchu je nerovnomerná hladina sodíku a draslíku vo vnútri a vonku bunky. Na vnútornej strane bunkovej membrány je vyššia hladina draslíku a nižšia hladina sodíka. Na vonkajšej strane je to naopak. Pri podráždení dochádza k náhlej zmene priepustnosti membrány nervovej bunky, ióny sodíka prúdia do vnútra buky, dochádza k vzniku akčného potenciálu.