Die P-Zellen des Sinusknoten besitzen mit ungefähr -60 mV ein niedrigeres Membranpotenzial als das Arbeitsmyokard (-90 mV). Dabei führt ein durch Hyperpolarisation geöffneter Kationenkanal (HCN-Kanal) über einen Natriumeinstrom zu einer langsamen Depolarisation. Dieser Kationenstrom wird auch als "I-funny" bezeichnet.
Nach Erreichen eines Schwellenwertes öffnen sich spannungsabhängige Calciumkanäle vom T-Typ. Der folgende Calciumeinstrom bewirkt die Öffnung von spannungsabhängigen Calciumkanälen vom L-Typ und eine schnelle Depolarisation auf ungefähr +20 mV.
Das Membranpotenzial der P-Zellen wird insbesondere durch Kaliumkanäle reguliert, die durch M2-Acetylcholinrezeptoren gesteuert werden. Dabei bewirkt das aus parasympathischen Nervenfasern freigesetzte Acetylcholin eine Öffnung dieser Kaliumkanäle. Das erhöht das Membranpotenzial und verlangsamt die Herzfrequenz.
Üblicherweise depolarisieren die Sinusknotenzellen spontan etwa einmal pro Sekunde und leiten ihre elektrische Erregung auf das Arbeitsmyokard der sie umgebenden Vorhöfe weiter; damit leiten sie die Herzkontraktion ein und bestimmen - von Sympathikus beziehungsweise Parasympathikus beeinflusst - den Herzrhythmus.
Die vom Sinusknoten ausgehenden Aktionspotenziale werden innerhalb von 40 bis 80 ms zum AV-Knoten weitergeleitet. Eine besonders schnelle Erregungsleitung erfolgt über die Crista terminalis.
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