Actief transport mechanismen handhaven het potentiaalverschil over het membraan door ionen tegen hun concentratiegradiënt in te bewegen. Dit vereist energie-input, meestal in de vorm van ATP-hydrolyse. De natrium-kaliumpomp, of Na+/K+-ATPase, is een voorbeeld van een actief transportmechanisme dat het membraanpotentieel in stand houdt.

De natrium-kaliumpomp is een membraaneiwit dat drie natriumionen de cel uit transporteert voor elke twee kaliumionen die hij binnenbrengt. Hierdoor ontstaat er een netto negatieve lading in de cel, die helpt het membraanpotentieel op peil te houden. De natrium-kaliumpomp is ook verantwoordelijk voor het reguleren van het celvolume door de beweging van water in en uit de cel te regelen.

Andere actieve transportmechanismen zijn onder meer de calciumpomp, die calciumionen de cel uit transporteert, en de waterstofpomp, die waterstofionen de cel in transporteert. Deze actieve transportmechanismen helpen de juiste concentraties ionen in de cel te handhaven, wat essentieel is voor de cellulaire functie.