Principiul de bază al reacției electrolitice a celulei de electroliză cu membrană este de a converti energia electrică în energie chimică și de a electroliza saramura 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, unde Na+ migrează către camera catodică (partea stângă a imaginii) printr-o membrană ionică selectivă sub acțiunea sarcinii. Cl-, care este mai mic, generează clor gazos sub electroliză anodică. Ionizarea H2O din camera catodică devine H+ și OH-, unde OH- este blocat de o membrană cationică selectivă din camera catodică, iar Na+ din camera anodică este combinat pentru a forma produsul NaOH, iar H+ generează hidrogen sub electroliză catodică.