Wenn ein Neuron nicht aktiv Signale sendet, weist seine Membran dennoch eine konstante Spannungsdifferenz von typischerweise etwa –70 mV auf, wobei das Innere im Vergleich zum Äußeren negativ geladen ist. Dieses Ruhepotential bildet die Basislinie, von der alle elektrischen Signale ausgehen.

Sie entsteht durch die ungleiche Ionenverteilung – hohe Kaliumkonzentration innen, hohe Natriumkonzentration außen – und die höhere Kaliumpermeabilität der Membran im Ruhezustand. Die Natrium-Kalium-Pumpe verbraucht kontinuierlich Energie, um den Gradienten gegen Leckagen aufrechtzuerhalten. Da das Ruhepotential nahe am Kaliumgleichgewichtspotential liegt, beeinflussen bereits kleine Änderungen der Kaliumleitfähigkeit dieses stark.

Das Ruhepotential bestimmt die Triebkraft auf Ionen und den Abstand zur Reizschwelle. Faktoren, die es verändern – wie etwa Veränderungen des extrazellulären Kaliums, der Pumpaktivität oder der Hintergrundleitfähigkeit – können die Erregbarkeit erhöhen oder verringern und sind an Erkrankungen wie der hyperkaliämischen periodischen Paralyse und der sich ausbreitenden Depression beteiligt. Die Messung des Ruhepotentials ist ein grundlegender Schritt in jeder intrazellulären Untersuchung der neuronalen Funktion.

Selbst im „Ruhezustand“ stellt die Membran ein dynamisches Gleichgewicht dar, das durch kontinuierlichen Ionenfluss und aktiven Transport aufrechterhalten wird.