Η εξίσωση Nernst προσδιορίζει το δυναμικό ηρεμίας των κυτταρικών μεμβρανών στο σώμα ως παράγοντα της συγκέντρωσης των ιόντων μέσα και έξω από το κύτταρο. Τα κύτταρα είναι η βασική μονάδα του σώματος και το περιβάλλον μέσα στο κύτταρο διαχωρίζεται από το εξωτερικό με μια κυτταρική μεμβράνη. Το ενδοκυτταρικό περιβάλλον περιέχει μια συγκέντρωση ιόντων που είναι διαφορετική από αυτή του εξωκυττάριου περιβάλλοντος, έτσι αναπτύσσεται ένα ηλεκτρικό φορτίο και αναφέρεται ως δυναμικό ηρεμίας. Τα ιόντα που επηρεάζουν περισσότερο τον προσδιορισμό του δυναμικού ηρεμίας είναι εκείνα στα οποία η κυτταρική μεμβράνη είναι πιο διαπερατή: το νάτριο και το κάλιο. Υπάρχει μεγαλύτερη συγκέντρωση καλίου μέσα στο κύτταρο από ό,τι έξω από το κύτταρο, και το αντίθετο ισχύει για το ιόν νατρίου.
Για πολλά από τα κύτταρα του σώματος, το δυναμικό ηρεμίας παραμένει σταθερό κατά τη διάρκεια της κυτταρικής ζωής. Για διεγέρσιμα κύτταρα, όπως αυτά των νεύρων και των μυών, ωστόσο, το δυναμικό ηρεμίας αναφέρεται απλώς στο δυναμικό της μεμβράνης όταν το κύτταρο δεν διεγείρεται. Ένα διεγέρσιμο κύτταρο είναι αυτό που δημιουργεί μια ηλεκτρική ώθηση που προκαλεί το κύτταρο να συστέλλεται, στην περίπτωση ενός μυϊκού κυττάρου, ή να εκπέμπει ένα σήμα, στην περίπτωση ενός νευρικού κυττάρου.
Η διέγερση έχει ως αποτέλεσμα την αλλαγή της διαπερατότητας της μεμβράνης σε ιόντα, κυρίως κάλιο και νάτριο. Αυτό επιτρέπει τη ροή ιόντων από την περιοχή υψηλότερης συγκέντρωσης στην περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης και αυτή η ροή προκαλεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα που θα αλλάξει το φορτίο σε όλη τη μεμβράνη. Επομένως, η εξίσωση Nernst δεν είναι εφαρμόσιμη σε αυτήν την περίπτωση, επειδή η εξίσωση Nernst λαμβάνει υπόψη μόνο τη συγκέντρωση ιόντων όταν δεν υπάρχει διαπερατότητα σε όλη την κυτταρική μεμβράνη.
Η εξίσωση Nernst συντελεστές σε σταθερές όπως η σταθερά Faraday, η καθολική σταθερά του αερίου, η απόλυτη θερμοκρασία του σώματος και το σθένος των εξεταζόμενων ιόντων. Το κάλιο είναι το πιο συχνά θεωρούμενο ιόν στην εξίσωση. Είναι το ιόν της μεγαλύτερης διαπερατότητας, επομένως ρέει περισσότερο στη μεμβράνη.
Η εξίσωση Nernst έχει επικριθεί επειδή υποθέτει ότι δεν υπάρχει καθαρή ροή ιόντων κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης. Ρεαλιστικά, δεν υπάρχει ποτέ καθαρή ροή ιόντων, επειδή τα ιόντα διαφεύγουν λόγω διαρροής ή αντλούνται ενεργά από το κύτταρο κατά μήκος της μεμβράνης. Σε πολλές περιπτώσεις, η πιο καθολική εξίσωση Goldman προτιμάται κατά την πρόβλεψη του δυναμικού της μεμβράνης. Η εξίσωση Goldman λαμβάνει υπόψη τη διαπερατότητα της μεμβράνης στα ιόντα για μια πιο ακριβή εκτίμηση του δυναμικού της μεμβράνης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διεγέρσιμα και μη διεγέρσιμα κύτταρα.