Az EKG regisztrálásának elvi vázlatát az 2.1. ábra szemlélteti. A depolarizáció alatt, amikor az ingerület terjedése eléri az első elektródát, a sejtfelszín a depolarizáció csúcsán negatívvá válik részben a sejt belsejéhez, valamint – ami az EKG regisztrálása szempontjából fontosabb – a még nem depolarizálódott, a második elektróda alatt lévő membránszakasz felületéhez képest. A felszínen tehát egyenlőtlen töltéseloszlás alakul ki olyan módon, hogy a már depolarizálódott felszín negatív potenciálra kerül a még nem depolarizálódott felszínhez képest. Amennyiben az első elektróda az erősítő negatív, a második elektróda pedig a pozitív bemenetéhez kapcsolódik, pozitív irányú feszültségkülönbséget mérünk. A feszültségkülönbség akkor éri el a maximális értékét, amikor a felszínen elhelyezkedő negatív és pozitív töltések száma egyenlő, tehát amikor a sejtfelszín egyik fele már depolarizálódott, a másik fele pedig még nem (2.1. ábra (A)). Az EKG-erősítővel mért feszültség polaritása tehát két tényezőtől függ: milyen töltésviszonyok alakulnak ki a szívizom felszínén, és hogy az elektródák hogyan csatlakoznak az erősítő bemeneteire. Ez utóbbi megegyezés kérdése, és az elektródák felcserélése értelemszerűen a mért potenciálkülönbség irányának megfordulásához vezet. Amikor a depolarizáció a teljes felszínre kiterjed, akkor annak ellenére, hogy a depolarizáció fennáll, a felszínen potenciálkülönbséget nem mérünk, mert mindkét elektróda azonos, negatív potenciálértéken van.

Az axonon történő ingerületvezetés során a depolarizációs hullámot azonos irányban haladva követi a repolarizációs hullám, és perifériás idegekről extracelluláris elektródákkal valóban a fenti depolarizációs és repolarizációs hullámok vezethetők el. A kamrai szívizomzat aktiválódása során azonban más a helyzet. A repolarizációs hullám terjedésének iránya ugyanis ellentétes a depolarizációs hullám terjedésének irányával, tehát azok a szívizomterületek repolarizálódnak elsőnek, amelyek utoljára depolarizálódtak (2.1. ábra (C)). A kamrai depolarizáció során először a szeptum aktiválódik, majd az endocardiális, végül az epicardiális kamraizomzat; a repolarizáció a kamrák epicardiális részén kezdődik el, és a depolarizált állapot mintegy „visszahúzódik” a szeptum irányába. A felszíni töltéseloszlás tehát a repolarizáció alatt is bázis negatív–apex pozitív irányítottságú marad, következésképpen a depolarizációs és repolarizációs hullámok amplitúdója azonos polaritású lesz. Ennek megfelelően a végtagi elvezetésekben a legnagyobb amplitúdójú kamrai depolarizációs hullám – az R-hullám – és a repolarizációs hullám – a T-hullám – egyaránt pozitív irányú kitérések. A pitvarizomzat esetében a depolarizáció és a repolarizáció terjedésének iránya azonos, azaz a két hullám egymást követve terjed a szinuszcsomótól a pitvar–kamrai határ irányába. Ennek következtében a pitvari depolarizációs hullám – a pitvari P-hullám – amplitúdója pozitív, a repolarizációs hullám – a pitvari T-hullám – amplitúdója pedig negatív. Ez utóbbi azonban csak kóros esetben látható (pitvar–kamrai disszociáció esetén), mert a vele időben egybeeső, nagy amplitúdójú kamrai depolarizációs hullám elfedi.