Das Gleichgewichtspotenzial entspricht dem Membranpotenzial, wenn die elektrochemischen Kräfte, die auf ein Ion wirken, im Gleichgewicht sind. Dies geschieht, wenn der Nettostrom des Ions über die Membran null ist, was bedeutet, dass die chemische Gradientkraft (die das Ion in Richtung seiner Konzentration zieht) und die elektrische Gradientkraft (die das Ion in Richtung der entgegengesetzten Ladung zieht) gleich groß sind. Für ein bestimmtes Ion kann dies durch die Nernst-Gleichung beschrieben werden, die das Gleichgewichtspotenzial für ein Ion in Abhängigkeit von dessen Konzentrationen auf beiden Seiten der Membran berechnet. In einem Zustand, in dem das Membranpotenzial dem Gleichgewichtspotenzial eines bestimmten Ions entspricht, ist das Ion im Gleichgewicht und es fließt kein Netto-Ionentransport über die Membran.