La principale différence entre le potentiel de membrane et le potentiel d'équilibre est que le potentiel de membrane est la différence de potentiel électrique entre l'extérieur et l'intérieur de la membrane plasmique d'une cellule, tandis que le potentiel d'équilibre est le potentiel de membrane nécessaire pour produire l'équilibre électrochimique.
Différentes substances, en particulier les ions et les nutriments, entrent et sortent de la cellule via la membrane cellulaire. Afin de prendre des ions et des nutriments à l'intérieur de la cellule, les cellules génèrent et maintiennent un potentiel membranaire à travers la membrane plasmique. Le potentiel de membrane est la différence de tension ou de potentiel électrique entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule. Il fonctionne comme une force pour faciliter le mouvement des ions passivement dans une direction. Cependant, le potentiel d'équilibre limite le mouvement des ions à travers la membrane. C'est le potentiel de membrane auquel le débit net est nul à travers la membrane. Par conséquent, au potentiel d'équilibre, les ions ne se déplacent pas dans ou hors de la cellule.