Într-o membrană biologică, potențialul de inversare (cunoscut și sub numele de potențial Nernst) al unui ion este potențialul de membrană la care nu există un flux net (global) al acelui anumit ion dintr-o parte a membranei în cealaltă. În cazul neuronilor postsinaptici, potențialul de inversiune este potențialul de membrană la care un anumit neurotransmițător nu determină niciun flux net de curent de ioni prin canalul ionic al receptorului neurotransmițătorului respectiv.
Într-un sistem monoionic, potențialul de inversiune este sinonim cu potențialul de echilibru; valorile lor numerice sunt identice. Cei doi termeni se referă la aspecte diferite ale diferenței de potențial de membrană. Echilibrul se referă la faptul că fluxul net de ioni la o anumită tensiune este zero. Adică, ratele de deplasare a ionilor spre exterior și spre interior sunt aceleași; fluxul de ioni este în echilibru. Inversarea se referă la faptul că o schimbare a potențialului de membrană de o parte și de alta a potențialului de echilibru inversează direcția generală a fluxului de ioni.
Potențialul de inversare este adesea numit „potențial Nernst”, deoarece poate fi calculat din ecuația Nernst. Canalele ionice conduc cea mai mare parte a fluxului de ioni simpli în și din celule. Atunci când un tip de canal care este selectiv pentru o specie de ioni domină în interiorul membranei unei celule (deoarece alte canale ionice sunt închise, de exemplu), atunci tensiunea din interiorul celulei se va echilibra (adică va deveni egală) cu potențialul de inversare pentru acel ion (presupunând că exteriorul celulei este la 0 volți). De exemplu, potențialul de repaus al majorității celulelor este apropiat de potențialul de inversiune al K+ (ionul de potasiu). Acest lucru se datorează faptului că, la potențialul de repaus, dominantă este conductanța potasiului. În timpul unui potențial de acțiune tipic, mica conductanță ionică de repaus mediată de canalele de potasiu este copleșită de deschiderea numeroaselor canale de Na+ (ioni de sodiu), ceea ce aduce potențialul de membrană spre potențialul de inversiune al sodiului.
Relația dintre termenii „potențial de inversiune” și „potențial de echilibru” este valabilă numai pentru sistemele monoionice. În sistemele multiionice, există zone ale membranei celulare în care curenții însumați ai ionilor multipli vor fi egali cu zero. Deși acesta este un potențial de inversare în sensul că potențialul membranar își inversează direcția, nu este un potențial de echilibru, deoarece nu toți ionii (și, în unele cazuri, niciunul) sunt în echilibru și, prin urmare, au fluxuri nete prin membrană. Atunci când o celulă are permeabilități semnificative pentru mai mulți ioni, potențialul celular poate fi calculat mai degrabă din ecuația Goldman-Hodgkin-Katz decât din ecuația Nernst.