Sequentiële sommatie van excitatie verwijst naar het proces waarbij verschillende stimuli die elkaar met een kort interval opvolgen, een totale respons veroorzaken die groter is dan de respons op elke individuele stimulus. Dit effect is te wijten aan het feit dat bij sequentiële stimulatie de voorgaande excitatie geen tijd heeft om volledig te verdwijnen tegen de tijd dat de volgende stimulus in werking treedt.
Zo worden de reacties op individuele stimuli samengevat, waardoor de algehele respons wordt versterkt. Dit fenomeen speelt een belangrijke rol bij de integratie van sensorische stimuli en de vorming van een adequate reactie van het zenuwstelsel. Sequentiële sommatie ligt ten grondslag aan processen zoals de verwerking van auditieve en visuele signalen, evenals het genereren van spiersamentrekkingen.