Entre o líquido no interior de uma célula e o fluido no exterior há uma diferença de potencial elétrico denominada potencial de membrana. Na maioria das células, o potencial da membrana permanece inalterado, desde que não haja influências externas. Quando a célula se encontra nessa condição, dá-se o nome de potencial de repouso.

Em células nervosas ou musculares o potencial de repouso é sempre negativo. Nos animais de sangue quente, os potenciais de repouso se situam entre -55mV e -100mV.

Pode-se imaginar a membrana celular como um capacitor no qual duas soluções condutoras estão separadas por uma delgada camada isolante - a membrana.