Όταν ένας νευρώνας δεν μεταδίδει ενεργά σήματα, η μεμβράνη του διατηρεί μια σταθερή διαφορά τάσης, συνήθως γύρω στα –70 mV, με το εσωτερικό αρνητικό σε σχέση με το εξωτερικό. Αυτό το δυναμικό ηρεμίας είναι η γραμμή βάσης από την οποία ξεκινούν όλα τα ηλεκτρικά σήματα.

Προκύπτει από την άνιση κατανομή των ιόντων —υψηλή περιεκτικότητα σε κάλιο στο εσωτερικό, υψηλή περιεκτικότητα σε νάτριο στο εξωτερικό— και από τη μεγαλύτερη διαπερατότητα της μεμβράνης στο κάλιο σε κατάσταση ηρεμίας. Η αντλία νατρίου-καλίου καταναλώνει συνεχώς ενέργεια για να διατηρήσει τις κλίσεις έναντι διαρροής. Επειδή το δυναμικό ηρεμίας είναι κοντά στο δυναμικό ισορροπίας καλίου, μικρές αλλαγές στην αγωγιμότητα του καλίου το επηρεάζουν έντονα.

Το δυναμικό ηρεμίας καθορίζει την κινητήρια δύναμη στα ιόντα και την απόσταση από το όριο. Παράγοντες που το μεταβάλλουν - αλλαγές στο εξωκυτταρικό κάλιο, την αντλία ή τις υποκείμενες αγωγιμότητες - μπορούν να αυξήσουν ή να μειώσουν τη διεγερσιμότητα και εμπλέκονται σε καταστάσεις που κυμαίνονται από την υπερκαλιαιμική περιοδική παράλυση έως την εξάπλωση της κατάθλιψης. Η μέτρηση του δυναμικού ηρεμίας είναι ένα βασικό βήμα σε κάθε ενδοκυτταρική μελέτη της νευρωνικής λειτουργίας.

Ακόμα και σε «ηρεμία», η μεμβράνη βρίσκεται σε μια δυναμική ισορροπία που διατηρείται από συνεχή ροή ιόντων και ενεργητική μεταφορά.