Keupayaan membran (juga dikenali sebagai keupayaan transmembran atau voltan membran) merupakan perbezaan dalam keupayaan elektrik di antara bahagian dalam dan luar suatu sel biologi. Berkenaan dengan bahagian luar sel, nilai-nilai tipikal julat keupayaan membran adalah dalam lingkungan daripada -40 mV hingga -80 mV. Semua sel haiwan dikelilingi oleh suatu membran yang terdiri daripada dwilapisan lipid dengan protein yang terbenamnya padanya. Membran berfungsi sebagai penebat dan penghalang resapan untuk pergerakan ion. Protein pam/pengangkut ion secara aktif menolak ion merentasi membran untuk mewujudkan kecerunan kepekatan dan saluran ion membenarkan ion untuk bergerak merentasi membran ke bawah kecerunan kepekatan tersebut. Pam ion dan saluran ion secara elektriknya bersamaan dengan satu set bateri dan perintang yang dimasukkan dalam membran dan oleh itu mewujudkan perbezaan voltan antara kedua-dua belah membran.