Quando um neurônio está em repouso, ele não está enviando um sinal. O interior do neurônio em relação ao exterior é negativo. Pode haver tentativas de equilibrar os dois lados da membrana, mas a membrana celular só permite a passagem de alguns íons.
Quando um neurônio está em repouso, os íons de potássio (K +) passam facilmente pela membrana. É difícil para os íons cloreto (Cl-) e íons sódio (Na +) se cruzarem. A molécula de proteína carregada negativamente (A-) é incapaz de atravessar a membrana. Acompanhando os canais de íons seletivos está uma bomba de três íons de sódio para fora da membrana para cada dois íons de potássio que entram. Depois que todas as forças se equilibram e as diferenças de voltagem entre o interior e o exterior do neurônio foram medidas, o potencial de repouso é alcançado.
O potencial de repouso contém informações sobre o que ocorre no estado de repouso de um neurônio. Quando um neurônio envia informações por meio de um axônio, o potencial de ação é alcançado, também conhecido como impulso ou pico.
Um neurônio que está em repouso mostra uma diferença nas cargas elétricas através da membrana. A diferença pode ser medida com o uso de pequenos eletrodos conectados a um osciloscópio ou voltímetro.