Nernstin yhtälö määrittää solukalvojen lepopotentiaalin kehossa ionien konsentraation tekijänä solun sisällä ja ulkopuolella. Solut ovat kehon perusyksikkö, ja solun sisällä oleva ympäristö erotetaan ulkopuolelta solukalvolla. Solunsisäinen ympäristö sisältää ionien pitoisuuden, joka on erilainen kuin solunulkoisen ympäristön, joten sähkövaraus kehittyy ja sitä kutsutaan lepopotentiaaliksi. Ionit, jotka vaikuttavat eniten lepopotentiaalin määrittämiseen, ovat ne, joihin solukalvo läpäisee eniten: natrium ja kalium. Solun sisällä on korkeampi kaliumpitoisuus kuin solun ulkopuolella, ja päinvastoin on natriumionilla.
Monille kehon soluille lepopotentiaali pysyy vakiona koko solun elämän ajan. Herättyville soluille, kuten hermoille ja lihaksille, lepopotentiaali viittaa kuitenkin vain kalvopotentiaaliin, kun solu ei ole innoissaan. Ärsyttävä solu on solu, joka tuottaa sähköisen impulssin, joka saa solun supistumaan lihassolun tapauksessa tai laukaisee signaalin hermosolun tapauksessa.
Viritys johtaa kalvon läpäisevyyden muuttumiseen ioneiksi, pääasiassa kaliumiksi ja natriumiksi. Tämä mahdollistaa ionien virtaamisen korkeamman pitoisuuden alueelta pienemmän pitoisuuden alueelle, ja tämä virtaus aiheuttaa sähkövirran, joka muuttaa kalvon poikki kulkevaa varausta. Siksi Nernstin yhtälö ei sovellu tässä tapauksessa, koska Nernstin yhtälö ottaa huomioon vain ionipitoisuuden, kun solukalvon läpi ei ole läpäisevyyttä.
Nernstin yhtälö vaikuttaa vakioihin, kuten Faradayn vakio, universaali kaasuvakio, kehon absoluuttinen lämpötila ja tarkasteltavien ionien valenssi. Kalium on yleisimmin pidetty ioni yhtälössä. Se on suurin läpäisevyysioni, joten se virtaa eniten kalvon poikki.
Nernstin yhtälöä on kritisoitu, koska siinä oletetaan, ettei ionien nettovirtaa ole solukalvon poikki. Realistisesti ei koskaan ole ionien nettovirtaa, koska ionit poistuvat vuodon vuoksi tai solu pumppaa niitä aktiivisesti kalvon läpi. Monissa tapauksissa yleisempi Goldman -yhtälö on edullinen kalvopotentiaalin ennustamisessa. Goldmanin yhtälö ottaa huomioon kalvon ionien läpäisevyyden kalvopotentiaalin tarkempaa arviointia varten, ja sitä voidaan käyttää herätettävissä ja ei-herättävissä soluissa.