اصل اساسی واکنش الکترولیتی سلول الکترولیز غشایی، تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی و الکترولیز آب نمک برای تولید NaOH، Cl2 و H2 است، همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است. در محفظه آند سلول (در سمت راست تصویر)، آب نمک در سلول به Na+ و Cl- یونیزه می‌شود، که در آن Na+ تحت عمل بار از طریق یک غشای یونی انتخابی به محفظه کاتد (سمت چپ تصویر) مهاجرت می‌کند. Cl- پایینی تحت الکترولیز آندی، گاز کلر تولید می‌کند. یونیزاسیون H2O در محفظه کاتد به H+ و OH- تبدیل می‌شود، که در آن OH- توسط یک غشای کاتیونی انتخابی در محفظه کاتد مسدود می‌شود و Na+ از محفظه آند ترکیب می‌شود تا محصول NaOH را تشکیل دهد و H+ تحت الکترولیز کاتدی، هیدروژن تولید می‌کند.