20世纪40年代发展起来的微电极核细胞内记录技术，对电生理学的发展作出了划时代的贡献，将传统的电生理学发展成为分辨率堪与光学显微镜媲美的显微生理学，Hodgkin、Huxley、Eccles、Katz等生理学大师也先后因此荣获诺贝尔生理学或医学奖的桂冠。

细胞内记录技术的问世，人们得以破天荒地研究个别单一的神经细胞的功能活动、神经元膜的生理物理特性，以及有关个别神经元在神经元回路中的位置和作用。通过记录单个细胞在行为活动或环境影响下的细胞内反应，不难分析其功能活动及其与行为和环境变化的内在联系。通过记录个别神经元在细胞内此间作用下所产生的细胞内反应，可以细致了解到神经元膜的被动特性与主动反应。通过记录个别神经元在有关神经网络活动中的突触反应，可以准确地分析出有关神经元在有关回路中所起的功能作用。在细胞内记录的基础上向细胞内注入示踪剂，不但可以清楚的观察到有关神经元的细微结构，而且可以将该神经元的结构与功能联系起来。

除微电极外，细胞内记录所需的设备，主要包括微电极放大器、示波器、音响放大器、刺激器、记录器、微电极推进器等。细胞内记录的特有设备是微电极及其放大器。

进行在体细胞胞内记录时，通常需将穿刺部位表面的软脑（脊）膜去掉一小块；否则，微电极下方脑（脊髓）表面只向下面凹陷，而不易刺入神经组织，同时微电极易于折断，或勉强刺入细胞后造成细胞损伤。对于坚韧的脊神经节结缔组织鞘膜性结构，有时需用胰蛋白酶或透明质酸处理，使鞘膜软化透明后，始能进行微电极穿刺。

细胞内记录可以在在体与离体制备上进行。微推进通常借助于微电极推进器进行，在微电极尖端已进入组织表面后，通常以分步冲刺，而不是缓慢渐进的方式向下推进。该方法有利于刺入细胞，同时在推进间歇允许细胞膜的黏性介质自行封合。在微电极推进过程中，可通过直流及（或）交流放大器，对膜电位的变化进行监测。在细胞内记录的基础上进行细胞内刺激时，可经细胞内通以去极化或正脉冲，同时观察细胞膜电位的变化。

为观察不同方向极化电流的影响，以及从众多的动作电位离子流中分离单一的跨膜离子流，分析单一离子通道启闭的动力学特征，可在向细胞内注入时程较长的去极化及（或）超极化电流的条件下，测量膜电位或动作电位的变化。为进行离子流分析，必须进行电压钳制，需通过一负反馈电路，将与膜电位变动极性相反的等值电流注入细胞，借以使膜电位保持在指令脉冲设定的水平，观察不同膜电位水平时膜电流的相应变动。

与细胞外记录的容积导体记录不同，只有细胞内记录才能真正记到细胞的静息膜电位，相当于将记录电极直接放在细胞膜“电池”的两极上，可从细胞内电位，获得细胞外记录所不可能记到的有关细胞膜活动的信息。

在成功而稳定的细胞内记录的基础上，可通过电泳或压力方法，将事先充灌在微电极内的染料（如HRP），注入到所记录的细胞内，然后通过灌杀、取材、固定、切片和染色等组织学处理，在显微镜下显示、观察、拍片、描绘或重建，从而清楚地观察到经过生理学鉴定和记录的细胞的三维形态特征，将功能与形态结合起来，是近年来颇为流行的一种方法。

在细胞内记录技术基础上发展起来的电压钳技术、数字式记录技术以及膜片钳技术，进一步推动细胞内记录到一个更新的水平，从而可以更深入的了解和研究单个细胞乃至单个通道蛋 白质活动的信息。