动作电位上升支的形成是一个涉及到细胞膜电生理特性以及离子跨膜移动的复杂过程。要理解动作电位上升支的形成，需要先了解细胞在静息状态下的情况。在静息状态时，细胞处于极化状态，细胞膜两侧存在电位差，膜内较膜外为负，此时细胞膜对钾离子有较高的通透性，钾离子外流形成了静息电位。

当细胞受到有效刺激时，细胞膜的通透性会发生迅速而短暂的变化。首先，细胞膜上的钠通道会被激活而开放。由于细胞外液中的钠离子浓度远高于细胞内，并且此时膜内的负电位对带正电的钠离子有很强的吸引力，所以在这两种力量的共同作用下，钠离子会迅速大量地内流。

随着钠离子的内流，膜内的负电位会迅速减小，当减小到某一临界值时，会引发更多的钠通道开放，形成一个正反馈过程，使得钠离子内流的速度进一步加快。这种大量的钠离子快速内流导致膜内电位急剧上升，由原来静息时的内负外正状态转变为内正外负状态，这个过程就形成了动作电位的上升支。

可以说，动作电位上升支主要是由钠离子快速内流所引起的。而且，这个过程具有“全或无”的特点，即一旦刺激强度达到阈值，就会引发钠离子大量内流形成动作电位上升支，其幅度不会随刺激强度的增加而增大，只要刺激未达到阈值，则不会产生动作电位。另外，细胞膜上钠通道的激活和失活速度很快，这确保了动作电位上升支能够快速形成。之后，随着钠通道的失活和钾通道的开放，动作电位会进入下降支等后续阶段。