电压钳（voltage clamp）技术是通过插入细胞内的一根微电极向胞内补充电流，补充的电流量正好等于跨膜流出的反向离子流，这样即使膜通透性发生改变时，也能控制膜电位数值不变。

经过离子通道的离子流与经微电极施加的电流方向相反，数量相等。因之可以定量测定细胞兴奋时的离子电流。膜通透性的改变是迅速的，但如使用一个高频响应的放大器，可以连续、快速、自动地调整注入电流，达到保持膜电位恒定的目的。它可以测量细胞的膜电位、膜电流和突触后电位。

根据不同的实验标本，可采用双微电极电压钳、空间钳位或单根吸附电极电压钳。在双微电极电压钳法中，一根胞内电极与测定膜电位的跟随器电路以及一个反馈电压放大器相连接，记录电压及控制膜电位；另一根细胞内电极用于向胞内注射来自反馈放大器输出的电流。当纪录电极输出的电压与反馈放大器标定的钳位电压不相等时，反馈放大器就会通过注射电极向胞内注入电流，直至二者相等为止。这是不再有电流注入细胞，此时通过浴槽地电极的电流—电压转换放大器纪录变化的膜电流。由于注入的电流正是用于减小差值信号的电流，所以这种电路是一种负反馈电路。双微电极钳位法适用于巨大的神经轴突、肌肉纤维和较大的细胞等。对一些细胞的电压钳位，可以通过天然的细胞解剖结构或实验者自己设计的间隙（糖间隙、油间隙）隔膜、屏障来完成，称之为空间钳位，即在细胞立体空间上保持均一的膜电位。对于较小的细胞（直径10um左右），插入两根胞内电极很困难，这是可使用单根吸附电极进行电压钳位。