在生物学中，去极化(英文:Depolarization)指的是细胞的膜电位向膜内负值减小的变化。在神经元和其他的细胞中，一个足够大的去极化作用将会导致动作电位。过极化与之相反并抑制动作电位的发生。

举个例子来说，如果一个细胞的静息电位是–70mV，一旦膜电位变成–50mV，那么这种过程就被称为去极化。去极化往往是由离子的扩散作用所致。举例来说就是Na+通过Na+通道或者Ca2+通过Ca2+通道内流。主要由Na+迅速内流，使膜内电位迅速上升，膜电位由内负外正转为内正外负的状态，构成动作电位的上升支。而在另一方面，K+通过K+通道外流。而Cl–（阴离子)通过Cl–通道（英语：chloride channel）抑制去极化。如果一个细胞剩下K+ 或Cl–，阻碍他们的流动也会导致去极化。

由于去极化会导致细胞膜的电压发生变化，电生理学家可以通过电压钳（英语：Voltage clamp） 来测量它。膜去极化引起的电流是内向电流，或外向电流减少。

有一些被称作去极化阻断剂的药物可以导致引起去极化的通道长期开放而不是关闭以防止复极化。比如琥珀胆碱类烟碱受体激动剂（英语：nicotinic agonist）以及十烷双铵（英语：decamethonium）。