El principi bàsic de la reacció electrolítica d'una cel·la d'electròlisi de membrana és convertir l'energia elèctrica en energia química i electrolitzar la salmorra per produir NaOH, Cl2 i H2, tal com es mostra a la imatge superior. A la cambra anòdica de la cel·la (a la dreta de la imatge), la salmorra s'ionitza en Na+ i Cl- a la cel·la, on el Na+ migra a la cambra del càtode (costat esquerre de la imatge) a través d'una membrana iònica selectiva sota l'acció de la càrrega. El Cl- inferior genera clor gasós sota electròlisi anòdica. La ionització de l'H2O a la cambra del càtode es converteix en H+ i OH-, on l'OH- és bloquejat per una membrana catiònica selectiva a la cambra del càtode i el Na+ de la cambra de l'ànode es combina per formar el producte NaOH, i l'H+ genera hidrogen sota electròlisi catòdica.