靜息電位是指細胞未受刺激時，存在於細胞膜內外兩側的外正內負的電位差．它是一切生物電產生和變化的基礎．當一對測量微電極都處於膜外時，電極間沒有電位差．在一個微電極尖端刺入膜內的一瞬間，示波器上會顯示出突然的電位改變，這表明兩個電極間存在電位差，即細胞膜兩側存在電位差，膜內的電位較膜外低．該電位在安靜狀態始終保持不變，因此稱為靜息電位．幾乎所有的動植物細胞的靜息電位膜內均較膜外低，若規定膜外電位為零，則膜內電位即為負值． 由於主動運輸導致的離子分佈不平衡，所以細胞膜兩側的離子呈不均衡分佈，膜內的鉀離子高於膜外，膜內的鈉離子和氯離子低於膜外，即胞內為高鉀、低鈉、低氯的環境．此外，有機陰離子僅存在於細胞內．在安靜狀態下，細胞膜對鉀離子的通透性大，對鈉離子通透性很小，僅為鉀離子通透性的1/100～1/50，而對氯離子則幾乎沒有通透性．因此，細胞靜息期主要的離子流為鉀離子外流．鉀離子外流導致正電荷向外轉移，其結果導致細胞內的正電荷減少而細胞外正電荷增多，從而形成細胞膜外側電位高而細胞膜內側電位低的電位差．可見，鉀離子外流是靜息電位形成的基礎，推動鉀離子外流的動力是膜內外鉀離子濃度差．

在靜息狀態下，膜的通透性主要表現為K+外流，隨著K+的不斷向外擴散，膜兩側電位差不斷增大，膜外正電位便排斥K+的外流而使其內流，直至足以阻止K+使它不能繼續向外擴散為止，即兩個方向的流動量相等時，K+處於平衡狀態。此時膜兩側的電位差稱為K+的平衡電位，也就是靜息電位。