Amikor egy neuron nem aktívan jelez, a membránja állandó feszültségkülönbséget tart fenn, jellemzően -70 mV körül, a belső negatív a külsőhöz képest. Ez a nyugalmi potenciál az alap, amelyből minden elektromos jelátvitel kiindul.

Ez az ionok egyenlőtlen eloszlásából – magas káliumtartalom belül, magas nátriumtartalom kívül – és a membrán nagyobb kálium-áteresztőképességéből adódik nyugalmi állapotban. A nátrium-kálium pumpa folyamatosan energiát fordít a gradiensek fenntartására a szivárgás megakadályozása érdekében. Mivel a nyugalmi potenciál közel van a kálium egyensúlyi potenciáljához, a káliumvezető képesség kis változásai erősen befolyásolják azt.

A nyugalmi potenciál határozza meg az ionokra ható hajtóerőt és a küszöbértéktől való távolságot. Az ezt megváltoztató tényezők – az extracelluláris káliumszint, a pumpaaktivitás vagy a háttérvezető képesség változásai – növelhetik vagy csökkenthetik az ingerlékenységet, és szerepet játszanak a hiperkalémiás periodikus bénulástól a terjedő depresszióig terjedő állapotokban. A nyugalmi potenciál mérése alapvető lépés a neuronális funkció bármely intracelluláris vizsgálatában.

Még „nyugalmi” állapotban is a membrán dinamikus egyensúlyban van, amelyet folyamatos ionáramlás és aktív transzport tart fenn.