A voltagem através da membrana celular é conhecida como potencial de membrana celular. As células que geralmente têm potenciais de membrana celular são células nervosas que são eletricamente ativas.
As membranas celulares das células nervosas mantêm um potencial de membrana celular em seu estado de repouso. Este potencial de membrana celular é sempre negativo em comparação com o exterior da célula. Normalmente, o potencial da membrana celular em seu estado de repouso é de aproximadamente -70 milivolts. As células nervosas têm potenciais de membrana celular devido às diferenças nos íons potássio e sódio dentro e fora de suas células. Esses íons são eletrólitos, que podem passar através da membrana seletivamente permeável das células nervosas para criar um gradiente impulsionado pela voltagem.