Tærskelpotentiale er det minimale skift i membranpotentiale (potentialeforskellen mellem membranens ydre og indre overflader), hvor membrandepolarisering når et kritisk niveau, der er tilstrækkeligt til forekomsten af et udbredelsespotentiale (AP). Depolarisationstærsklen er værdien af membranpotentialet på membranen, som er nødvendig for forekomsten af AP.
Tærskelpotentialet afhænger af membranens egenskaber og længden af det exciterbare væv. I nerver og muskelfibre er tærskelpotentialer omkring -50 mV; i skeletmuskler er de lidt højere. I nervefibre er depolariseringstærsklen lidt højere end i muskelfibre, hvilket skyldes membranens egenskaber.
Når væv udsættes for en elektrisk stimulus, ændres tærskelpotentialet afhængigt af styrken og varigheden af stimulationen. Med en tilstrækkelig langsigtet effekt af stimulus kan tærskelpotentialet ændre sig i retning af hyperpolarisering, hvilket kan føre til hæmning af neuronal aktivitet.
Der er mange måder at studere membraners egenskaber på, men den vigtigste og mest informative af dem er metoden baseret på registrering af deres elektriske egenskaber, især hvilepotentialet og aktionspotentialet. Potentiometri er en metode til registrering af fordelingen af stationære potentialer på en membran, når der påføres et konstant elektrisk felt på den, og måling af flowstrømmene forbundet med den. Typiske kurver og karakteristiske grafer er plottet baseret på afhængigheden af membranpotentialfaldet på det påførte felt nær ligevægtspotentialet. De indledende sektioner af disse afhængigheder er tilnærmet af funktioner, hvori to parametriske komponenter skelnes. Den første er et normalt (eller diffusions) element i form af en almindelig hyperbolsk sinus (tangens), normaliseret til værdien af membranmodstanden, den anden karakteriserer størrelsen af feltet, der får det kritiske niveau af depolarisering til at nå diffusionen blokerende region. Typisk kaldes den første parameter membranpotentialet, og den anden kaldes tærskelpotentialet. Membranpotentialet målt mellem to membranfragmenter i kontakt med hinanden kaldes intermembranpotentiale. I tilfælde, hvor sensoren er nedsænket i det indre indhold af en celle eller et væv (mikroelektroder), kaldes det intracellulært eller interstitielt. Hovedopgaven for tærskelpotentialet i membranelektrofysiologisk analyse er etablering og sammenlignende vurdering af forholdet mellem membranionflux og membranspænding.