细胞的生物电现象即膜电位，是讲存在于细胞膜两侧的电位差。注意：是对细胞膜内外两侧电位的比较，而不是讲的“细胞膜上”的电位。因为，实验中发现：细胞膜表面任何两点间并不存在有电位差。若将微电极插入细胞内，用“细胞内测量法”进行测量，发现：细胞在未受到刺激的静息状态下，膜内电位低于膜外，呈内负外正的状态(又称极化)，此时存在于膜两侧的电位差即为“静息电位(RP)”。它主要与细胞膜对K＋有一定的通透性，K＋顺浓度差外流，而膜内带负电荷的大分子不能外流，从而打破了膜内外电中性状态，亦即RP主要是与K＋外流而达平衡电位有关。当细胞受到阈或阈上刺激时，细胞膜对Na＋通透性增大，Na＋顺浓度差经通道内流，膜内电位升高(指实际情况，而非指绝对值大小)，当达阈电位时，引发Na＋内流大量增加，导致膜内电位迅速升高，且超过膜外电位近30mv(超射)，此为去极化过程；继而K＋通透性增大，K＋大量外流，膜内电位迅速下降直至原先RP的水平，是为复极化过程。这种在刺激作用下，在RP基础上发生的膜两侧电位的迅速、可逆的倒转，称为“动作电位(AP)”。AP包括去极化和复极化两个阶段，对应于图像上的上升支与下降支。AP有两个特点：可扩布性和“全或无”现象。
以上是以神经细胞、骨骼肌细胞为例讨论的。可知，膜电位包括RP和AP两种，它们与离子跨膜转运有关，这种转运又取决于通道膜蛋白的状态。通道具有一定的特异性，其备用、开放、关闭状态又有其化学依从性及电压依从性。细胞膜上离子泵的活动，使Na＋外流及K＋内流(逆浓度差进行)，有助于恢复膜内外离子的正常分布。
不同细胞其RP、AP的具体情况不一。比如心室肌细胞的AP分为0、1、2、3、4五个时相。各期分别与Na＋内流、K＋外流、K＋外流与Ca＋＋内流、K＋外流及离子泵活动有关。窦房结细胞、浦肯野氏细胞等自律细胞，则在复极至第4期最大舒张电位后，又逐步缓慢地自动去极化，因而它们没有RP。因为窦房结细胞膜在第4期存在着恒定的Ca＋＋内流的背景电流，以及随时间而递减的K＋外流，从而膜内电位逐步升高，当达阈电位则产生AP。浦氏细胞膜第4期不稳定则是由于恒定的Na＋内流的背景电流与递减的K＋外流共同造成。故而它们有自律性。
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