En celle i hvile er mest gjennomtrengelig for K⁺ ioner. Siden det er høy konsentrasjon av K⁺ inne i cellen, vil det lekke (diffundere) flere av disse ut av cellen enn det lekker Na⁺ inn, noe som gjør at innsiden blir negativ ladet i forhold til utsiden. For å kompenserer for ionelekasjene har cellemembranen et bæreprotein kalt som arbeider mot det elektriske feltet. Den transporter aktivt Na⁺ ut og K⁺ inn. Det krever energi, og skjer ved spalting av det energibærende molekylet ATP (Adenosintrifosfat). Siden likevektspotensialet for K⁺ er bare litt mer negativt en hvilepotensialet, mens Na⁺ er mye mer positivt, er transporten av Na⁺ ut av cellen mye mer energidrivende en transport av K⁺ inn. Membranpotensialet kan beregnes ved bruk av Goldmans-ligning . Membranpotensialet styrer lukking og åpning av eksiterbare ionekanaler.