ニューロンが活発に信号を発信していないときでも、その膜電位は一定の電圧差（通常は約-70mV）を維持しており、内部は外部に対して負の電位となっている。この静止電位は、すべての電気信号の出発点となる基準値である。

これは、イオンの分布が不均一であること（細胞内はカリウム濃度が高く、細胞外はナトリウム濃度が高い）と、静止状態における細胞膜のカリウム透過性が高いことに起因する。ナトリウム-カリウムポンプは、漏出を防ぐために常にエネルギーを消費して勾配を維持している。静止電位はカリウム平衡電位に近いため、カリウム伝導率のわずかな変化でも静止電位に大きな影響を与える。

静止電位は、イオンに作用する駆動力と閾値までの距離を決定します。細胞外カリウム濃度、ポンプ活性、背景コンダクタンスの変化など、静止電位を変化させる要因は、興奮性を増減させ、高カリウム性周期性麻痺から拡散性抑制に至るまで、様々な疾患に関与しています。静止電位の測定は、神経機能の細胞内研究における基本的なステップです。

たとえ「静止状態」であっても、細胞膜は絶え間ないイオンの流れと能動輸送によって維持される動的な平衡状態にある。