Principiul de bază al reacției electrolitice a celulei de electroliză a membranei este de a transforma energia electrică în energie chimică și saramură electrolizată pentru a produce NaOH, Cl2 și H2, așa cum se arată în imaginea de mai sus. În camera anodică a celulei (în partea dreaptă a imaginii), saramura este ionizată în Na+ și Cl- în celulă, în care Na+ migrează spre camera catodului (partea stângă a imaginii) printr-o membrană ionică selectivă sub acțiunea de încărcare. CL-ul inferior generează gaz de clor sub electroliză anodică. Ionizarea H2O în camera catodului devine H+ și OH-, în care OH- este blocat de o membrană de cation selectivă în camera catodului și Na+ din camera anodului este combinată pentru a forma NaOH produs, iar H+ generează hidrogen sub electroliză catodică.