En una membrana biológica, el potencial de inversión (también conocido como potencial de Nernst) de un ion es el potencial de membrana en el que no hay un flujo neto (global) de ese ion concreto de un lado de la membrana al otro. En el caso de las neuronas postsinápticas, el potencial de inversión es el potencial de membrana al que un determinado neurotransmisor no provoca ningún flujo neto de iones a través del canal iónico de ese receptor de neurotransmisor.
En un sistema de un solo ion, el potencial de inversión es sinónimo de potencial de equilibrio; sus valores numéricos son idénticos. Los dos términos se refieren a aspectos diferentes de la diferencia de potencial de membrana. El equilibrio se refiere al hecho de que el flujo neto de iones a un voltaje determinado es cero. Es decir, las tasas de movimiento de iones hacia afuera y hacia adentro son las mismas; el flujo de iones está en equilibrio. La inversión se refiere al hecho de que un cambio de potencial de membrana a cualquier lado del potencial de equilibrio invierte la dirección general del flujo de iones.
El potencial de inversión se suele denominar «potencial de Nernst», ya que se puede calcular a partir de la ecuación de Nernst. Los canales iónicos conducen la mayor parte del flujo de iones simples dentro y fuera de las células. Cuando un tipo de canal selectivo para una especie de ion domina dentro de la membrana de una célula (porque otros canales iónicos están cerrados, por ejemplo), el voltaje dentro de la célula se equilibrará (es decir, se igualará) con el potencial de inversión para ese ion (suponiendo que el exterior de la célula esté a 0 voltios). Por ejemplo, el potencial de reposo de la mayoría de las células está cerca del potencial de inversión del K+ (ion potasio). Esto se debe a que en el potencial de reposo domina la conductancia del potasio. Durante un potencial de acción típico, la pequeña conductancia de iones en reposo mediada por los canales de potasio se ve desbordada por la apertura de numerosos canales de Na+ (iones de sodio), lo que lleva el potencial de membrana hacia el potencial de inversión de sodio.
La relación entre los términos «potencial de inversión» y «potencial de equilibrio» sólo es válida para los sistemas de un solo ion. En los sistemas de varios iones, hay zonas de la membrana celular en las que la suma de las corrientes de los múltiples iones será igual a cero. Aunque se trata de un potencial de inversión en el sentido de que el potencial de la membrana invierte su dirección, no es un potencial de equilibrio porque no todos (y en algunos casos, ninguno) los iones están en equilibrio y, por tanto, tienen flujos netos a través de la membrana. Cuando una célula tiene permeabilidades significativas a más de un ion, el potencial celular puede calcularse a partir de la ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz en lugar de la ecuación de Nernst.