Для рассмотрения электрической активности сердца как органа следует понимать его функцию на уровне клетки. В состоянии отдыха, или поляризации, мышечное волокно положительно заряжено снаружи и отрицательно — изнутри. Поэтому отсутствует разница потенциалов вдоль однородно заряженной поверхности мышечного волокна в состоянии покоя. Электрическая активация в любом месте волокна приводит к деполяризации. Деполяризация обусловливает сдвиг заряда, приводящий к отрицательному заряду вне деполяризованного участка мембраны. При распространении волны деполяризации возникает разница потенциалов между уже деполяризованными и по-прежнему поляризованными участками мембраны. Электрический ток направлен от отрицательно заряженных участков мембраны к положительно заряженным. Этот ток можно представить как диполь, или вектор.

Вектор движется от места возбуждения вдоль мышечного волокна, отражая постоянные изменения электрической активности волокна. Амплитуда вектора прямо пропорциональна количеству деполяризованных мышечных волокон. Степень выраженности и направленность этих изменений можно зарегистрировать как положительные или отрицательные отклонения кривой ЭКГ от базисной линии. Положительное отклонение ЭКГ регистрируют в том случае, если вектор, направленный от отрицательного к положительному полюсу мышечного волокна, указывает на то же направление, что и ось регистрирующего отведения. Отрицательное отклонение регистрируют при направленности вектора, противоположной к оси регистрирующего отведения. Какое-либо отклонение отсутствует, если вектор перпендикулярен к оси отведения. Величина отклонения в любой момент времени зависит от силы источника электрического тока, расстояния от этого источника, а также косинуса угла между вектором и осью регистрирующего отведения.

Реполяризация восстанавливает мышечные клетки до состояния покоя: отрицательный внутриклеточный и положительный внеклеточный заряд. «Волна позитивности» движется в том же направлении, что и оригинальная волна деполяризации. В то же время она имеет противоположный вектор потенциала по отношению к регистрирующему отведению. Это происходит потому, что положительные потенциалы, сформированные вне мембраны во время реполяризации, распространяются от места начальной деполяризации в направлении все еще деполяризованной части мембраны. Поэтому общая площадь отклонений, связанных с реполяризацией, равна площади деполяризации.

В интактных желудочках длительность субэндокардиального потенциала действия обычно превышает таковую субэпикардиального потенциала. Поэтому реполяризация проходит от субэпикарда к субэндокарду, в противоположном к деполяризации направлении. Другими словами, поскольку субэпикард имеет более короткий потенциал действия, он готов к реполяризации раньше, чем субэндокард. Следовательно, направленность вектора реполяризации более или менее совпадает с вектором деполяризации. В связи с этим отклонения ЭКГ, связанные с деполяризацией и реполяризацией, имеют ту же полярность, несмотря на неодинаковые формы и площади под кривой. Далее, поскольку интактное сердце содержит не одно мышечное волокно, суммарная кривая ЭКГ отражает вклад всех таких частей миокарда.

В предсердии с тонкими стенками длительность потенциала действия субэндокарда и субэпикарда одинакова, поэтому отклонения кривой ЭКГ, соответствующие деполяризации и реполяризации, имеют противоположную полярность. Отклонение деполяризации предсердий называют зубцом R Волна реполяризации предсердий обычно спрятана внутри большого комплекса QRS деполяризации желудочков.