A nyugalmi potenciál a nem stimulált gerjesztett sejt plazmamembránjának mindkét oldala közötti potenciálkülönbség (feszültség). Az összes membránfeszültséget a sejt belseje és a külső potenciál különbségeként fejezzük ki. A nyugalmi potenciál negatív értékeket mutat, amelyek az idegsejtekben –65 m – 90 mV tartományban vannak. A pihenőképességet elsősorban a káliumionok hajlama folyik ezen ionok koncentráció-gradiensének függvényében a sejtmembrán belsejéből és kívülről. Ennek eredményeként a negatív töltések kissé meghaladják a membrán belsejét. Más ionok (például nátrium) csak kis mértékben befolyásolják a nyugalmi potenciál értékeit. Az elektrokémiai erő, amely miatt az ion áthalad a sejtmembránon, a különbség egyadott ion nyugalmi potenciálja és egyensúlyi potenciálja között. Az ion egyensúlyi potenciál olyan potenciál, amelynél az ilyen típusú ion kiáramlása a sejtből megegyezik az ezen belüli befolyásukkal. Az egyes ionok egyensúlyi potenciálját a Nernst egyenlettel lehet kiszámítani. A nyugalmi potenciálok kiszámíthatók a Goldman-egyenlettel, amely figyelembe veszi az összes érintett iontípust.
