É a forma biologicamente ativa do cálcio. É mantido em níveis constantes por um complexo sistema de controle envolvendo o PTH e a 1,25 (OH)2D. No sistema neuromuscular, o cálcio ionizado facilita a condução nervosa, a contração e o relaxamento muscular. A redução da concentração do cálcio ionizado causa aumento da excitabilidade neuromuscular e tetania. O aumento da concentração reduz a excitabilidade neuromuscular.