Il potenziale di membrana è la differenza di potenziale elettrico tra l'interno e l'esterno della membrana plasmatica di una cellula. In particolare, nelle cellule eccitabili, come quelle nervose e muscolari, questo potenziale è noto come potenziale di riposo, poiché rappresenta lo stato di equilibrio della cellula quando non è stimolata. Il potenziale di membrana è generalmente negativo all'interno della cellula, con un valore medio di circa -70 mV nelle cellule nervose. La differenza di potenziale può essere misurata sperimentalmente utilizzando due elettrodi: uno intracellulare, inserito all'interno della cellula, e uno extracellulare, situato nel fluido circostante.
Il primo è un microelettrodo, mentre il secondo è un macroelettrodo di riferimento.