Das Ruhepotential beschreibt den Zustand des negativen Potentials einer unerregten Nervenzelle. Dieses negative Potential lässt sich auf ein Ladungsungleichgewicht der Ionen zwischen Extrazellularraum und Cytoplasma zurückführen.
Ohne eine Aufrechterhaltung des Ruhepotentials, wäre die Weiterleitung von Nervenimplusen im Rahmen des Aktionspotentials gar nicht möglich.

Misst man die Spannung des Zellinneren eines Nervenzellenaxons, so erhält man ein negatives Potential von ungefähr -70 mV (Millivolt). Ursächlich liegt dies an einer ungleichen Verteilung der Ionenkonzentration außerhalb und innerhalb des Axons.

Im Zellinneren des Axons befinden sich vor allem K⁺ (Kalium) und A^- (organische Anionen) Ionen. Außerhalb der Membran trifft man vor allem auf Na⁺ (Natrium) und Cl^- (Chlorid) Ionen. Zellinneres und Zelläußeres werden durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt.

 
Einzelnd betrachtet sind die Gesamtladungen im Zellinneren und Zelläußeren ausgeglichen. Bedeutet: Im Zellinneren gleichen sich die Ladungen von K⁺ und A^- aus; Im Zelläußeren gleichen sich die Ladungen von Na⁺ und Cl^- aus.
Kausal für das Ruhemembranpotential ist nun der Ladungsunterschied zwischen diesen beiden Ladungen (Intrazellulär vs. Extrazellulär). Das wiederum liegt wie eben schon erwähnt an der ungleichen Verteilung der positiv- und negativ geladenen Ionen zwischen Zellinnerem und Zelläußerem.

Das Neuron muss also eine negative Ladung im Inneren zuerst einmal aufbauen und dann dauerhaft halten. In der Membran existieren Kalium-, Chlorid- und Natrium-Kanäle. Die beiden letzteren sind beim Ruhepotential jedoch geschlossen. Aufgrund der Brownschen Molekularbewegung bewegen sich K⁺ Ionen durch die offenen Kalium-Kanäle nach außen (und zwar nur nach Außen; ein umgekehrtes Eintreten wird durch die Ionenkanäle verhindert), wodurch das Ladungspotential im Axon negativer wird (dementsprechend wird es im Außenbereich positiver).
Von Außen strömen aber dennoch Na⁺-Ionen durch sogenannte Leckströme in die Zelle und würden früher oder später für einen Ausgleich der Ladungen von Extrazellularraum und Cytoplasma sorgen, wodurch das Ruhepotential zerstört wäre. Ursache dafür ist die Diffusion von Teilchen. Moleküle und Ladungsträger streben immer nach einem Ausgleich der Konzentration.
In der Membran befindliche Natrium-Kalium-Pumpen sorgen für einen Rücktransport der eingeströmten Na⁺Ionen. Unter ATP Verbrauch werden drei Na⁺-Ionen nach Außen transportiert und im Gegenzug zwei K⁺-Ionen nach Innen. Auf diese Weise wird das negative Membranpotential von ca. -70mV aufrecht erhalten. Wieso das nötig ist, erfährst du beim Aktionspotential