O potencial de membrana é gerado por uma distribuição desigual de íons através da membrana plasmática das células. As células são cercadas por um líquido extracelular e contêm um líquido intracelular. A membrana plasmática é semipermeável, o que significa que apenas certos íons podem passar livremente através dela. Os íons que estão envolvidos na geração do potencial de membrana são sódio (Na+), potássio (K+), cálcio (Ca2+), cloreto (Cl-) e proteínas carregadas negativamente.
No estado de repouso, as células têm uma carga elétrica negativa no interior da célula em relação ao exterior, que é criada pela diferença na concentração de íons entre os dois lados da membrana. A concentração de sódio é maior no líquido extracelular e a concentração de potássio é maior no líquido intracelular. Como a membrana plasmática é seletivamente permeável, o sódio tende a entrar na célula, enquanto o potássio tende a sair.
Os canais iônicos na membrana plasmática permitem que os íons se movam através dela de acordo com seus gradientes de concentração e seus gradientes elétricos. Os canais de potássio são particularmente importantes na geração do potencial de membrana, pois permitem que o potássio saia da célula, levando a uma diminuição da concentração de íons positivos no interior da célula e, assim, contribuindo para a carga negativa da célula.
Portanto, o potencial de membrana é gerado pela diferença na concentração de íons entre o líquido extracelular e intracelular, juntamente com a permeabilidade seletiva da membrana plasmática e a presença de canais iônicos que permitem que os íons se movam através dela.