điện thế hoạt động được tìm thấy trên khắp các sinh vật đa bào, bao gồm thực vật, động vật không xương sống như côn trùng và động vật có xương sống như bò sát và động vật có vú.[lower-alpha 43] Động vật thân lỗ dường như là ngành của sinh vật nhân thực đa bào chủ yếu không truyền điện thế hoạt động, mặc dù một số nghiên cứu cho rằng những sinh vật này cũng có dạng tín hiệu điện.[lower-alpha 44] Điện thế nghỉ, cũng như kích thước và thời gian của điện thế hoạt động, không thay đổi nhiều so với tiến hóa, mặc dù tốc độ dẫn truyền thay đổi đáng kể theo đường kính sợi trục và sự my hóa.

Với sự bảo tồn của nó trong suốt quá trình tiến hóa, điện thế hoạt động dường như mang lại lợi thế tiến hóa. Một chức năng của điện thế hoạt động là tín hiệu nhanh, tầm xa trong cơ thể sinh vật; vận tốc dẫn có thể vượt quá 110   m / s, một phần ba tốc độ âm thanh. Để so sánh, một phân tử hormone mang trong máu di chuyển vào khoảng 8   m / s trong các động mạch lớn. Một phần của chức năng này là sự phối hợp chặt chẽ của các sự kiện cơ học, chẳng hạn như sự co bóp của tim. Hàm thứ hai là tính toán liên quan đến thế hệ của nó. Là tín hiệu tất cả hoặc không phân rã với khoảng cách truyền, điện thế hoạt động có lợi thế tương tự như thiết bị điện tử số. Sự tích hợp các tín hiệu sợi nhánh khác nhau ở đỉnh sợi trục và ngưỡng của nó để tạo thành chuỗi các điện thế hoạt động phức tạp là một hình thức tính toán khác, được khai thác về mặt sinh học để tạo thành các máy tạo mô hình trung tâm và mô phỏng trong các mạng thần kinh nhân tạo.

Tổ tiên sinh vật nhân thực / sinh vật nhân sơ sống cách đây bốn tỷ năm được cho là có kênh điện thế. Chức năng này có khả năng, tại một số điểm nào đó, được sử dụng để cung cấp cơ chế giao tiếp. Ngay cả các vi khuẩn đơn bào hiện đại cũng có thể sử dụng các điện thế hoạt động để giao tiếp với các vi khuẩn khác trong cùng một màng sinh học.[46]