Saat istirahat, potensial membran adalah -60 milivolt (mV), yang berarti bahwa bagian dalam sel adalah negatif dibandingkan dengan bagian luar. Hal ini pada akhirnya disebabkan oleh distribusi ion yang tidak merata, terutama natrium dan kalium, antara bagian luar dan dalam sel (lihat Tabel 1). Dalam keadaan istirahat, neuron (dan sebagian besar sel lainnya juga) menunjukkan perbedaan muatan listrik melintasi membran. . Perbedaan ini, atau potensial membran, dapat diukur dengan elektroda kecil yang dihubungkan ke voltmeter atau osiloskop.