ศักยภาพของเมมเบรนคือแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ทั่วเมมเบรนของเซลล์ มันยังเป็นที่รู้จักกันในนามว่าศักยภาพเมมเบรนและมันมีความสำคัญอย่างยิ่งในเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาท ศักยภาพของเมมเบรนเกิดจากความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายในและภายนอกเซลล์ เมื่อเซลล์ประสาทหยุดนิ่งหมายความว่ามันไม่ได้กระตุ้นแรงกระตุ้นเส้นประสาทภายในเยื่อหุ้มเซลล์นั้นมีประจุลบเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ภายนอก นี่เป็นผลมาจากความเข้มข้นที่แตกต่างกันของไอออนที่มีประจุทันทีภายในและภายนอกเมมเบรน
ศักยภาพของเมมเบรนเกิดขึ้นเนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์ไม่อนุญาตให้โซเดียมและโพแทสเซียมไอออนส่งผ่านเข้าและออกจากเซลล์อย่างอิสระและไปถึงจุดสมดุล แต่ข้อความพิเศษที่เรียกว่าไอออนแชนเนลช่วยให้โพแทสเซียมไอออนเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ลดการประจุที่เป็นบวกภายในเซลล์ ไอออนปั๊มในเยื่อหุ้มเซลล์ใช้พลังงานในการสูบโซเดียมไอออนออกจากเซลล์ในขณะที่สูบโพแทสเซียมเข้ามาสำหรับแต่ละคู่ของโพแทสเซียมไอออนที่ถูกเคลื่อนย้ายเข้าสู่เซลล์โดยตัวขนส่งไอออนเหล่านี้ไอออนโซเดียมสามตัวจะถูกเคลื่อนย้ายออกไปข้างนอก ประจุบวกจากเซลล์ โมเลกุลโปรตีนที่มีประจุลบภายในเซลล์จะถูกป้องกันไม่ให้ออกไป
ปัจจัยเหล่านี้รวมกันก่อให้เกิดประจุลบภายในเซลล์เมื่อเทียบกับภายนอกซึ่งก่อให้เกิดศักยภาพของเมมเบรน ศักยภาพคงที่ที่เหลือ แต่การเปลี่ยนแปลงในเซลล์ประสาทเมื่อแรงกระตุ้นถูกส่งจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีก ในระหว่างการส่งแรงกระตุ้นเส้นประสาทสิ่งที่เรียกว่าศักยภาพการกระทำเกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มเซลล์จะต้องผ่านกระบวนการที่เรียกว่าสลับขั้ว หลังจากการกระทำที่มีศักยภาพเมมเบรนที่มีศักยภาพจะกลับสู่สถานะการพักปกติซึ่งโดยปกติจะวัดเป็นความแตกต่างของ -70 millivolts ระหว่างภายในและภายนอกของเมมเบรน
ศักยภาพในการออกฤทธิ์เริ่มต้นเมื่อมีการกระตุ้นเส้นประสาทมาถึงเซลล์โดยเปิดช่องโซเดียมพิเศษในเยื่อหุ้มเซลล์ โซเดียมไอออนที่มีประจุบวกจะผ่านเข้าไปในเซลล์และการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้ของเมมเบรนจะกลายเป็นผลลบน้อยลง เมื่อถึงจุดที่เรียกว่าเกณฑ์การกระทำถึงช่องโซเดียมมากขึ้นเปิดและด้านในของเยื่อหุ้มเซลล์กลายเป็นประจุบวกย้อนกลับของปกติ
รอบจุดสูงสุดของศักยภาพการกระทำช่องโพแทสเซียมเปิดและโพแทสเซียมน้ำท่วมออกจากเซลล์ สิ่งนี้ทำให้ด้านในของเซลล์ติดลบมากขึ้นเพื่อให้เยื่อหุ้มเซลล์เปลี่ยนตำแหน่ง ช่องโซเดียมใกล้เคียงกับเวลานี้ โดยปกติการ repolarization จะมีขนาดใหญ่กว่าและค่อยๆกลับมาเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ปกติที่มีศักยภาพ กระบวนการของการย้อนกลับของเยื่อหุ้มเซลล์ที่อาจเกิดขึ้นเพื่อสร้างศักยภาพการกระทำคือสิ่งที่ทำให้แรงกระตุ้นสามารถส่งผ่านไปยังเส้นประสาท
