Într-o celulă electrolitică, energia electrică este aplicată pentru a provoca o reacție chimică. Două componente metalice numite electrozi sunt de obicei scufundate într-un fluid, cum ar fi apa. Fiecare celulă are de obicei un electrod numit catod, care are o sarcină electrică negativă și un anod, care are o sarcină pozitivă. Reacția chimică care are loc într-o celulă electrolitică se numește electroliză, ceea ce înseamnă că o substanță este descompusă. Dacă apa este soluția, atunci se va împărți în hidrogen și oxigen gazos pe măsură ce particulele curg de la anodul pozitiv la catodul negativ.
Instalațiile industriale, precum și cele comerciale folosesc uneori o celulă electrolitică pentru a obține oxigen și hidrogen gazos din apă. Celula poate fi folosită și pentru depunerea unui metal pe altul în timpul galvanizării. Bateriile reîncărcabile, cum ar fi bateriile cu nichel metal hidrură sau plumb-acid, se comportă adesea ca niște celule electrolitice. Rezervele de energie pot fi acumulate în aceste tipuri de baterii prin procesul de conversie a energiei electrice în energie chimică.
Bateriile sunt de obicei celule voltaice care folosesc energie chimică și o transformă în electricitate. O celulă voltaică se mai numește și o celulă galvanică și, în general, folosește același metal pentru fiecare electrod. Celulele electrolitice, pe de altă parte, folosesc de obicei un metal pentru electrodul pozitiv și un metal diferit pentru celălalt. Acestea trebuie de asemenea să fie în aceeași soluție pentru ca reacția să aibă loc. Celulele galvanice pot consta din două celule separate cu o legătură numită punte de sare, care mută particulele încărcate numite ioni dintr-o parte în alta.
O celulă electrolitică poate fi alimentată de o baterie, cu fire conectate la fiecare electrod pentru a forma un circuit electric. O celulă poate fi, de asemenea, conectată la alta, dar fiecare are, în general, nevoie de o tensiune diferită pentru ca ceva substanțial să se întâmple. Celula de electroliză care are o tensiune mai mare se descarcă de obicei în acest circuit. Se creează o celulă voltaică, în timp ce celula cu tensiunea mai mică poate câștiga o încărcare. Acest lucru este tipic unei celule electrolitice.
Apa este adesea descompusă în gaze compuse din componentele sale moleculare cu o celulă electrolitică. Un alt compus folosit este clorura de sodiu, care poate fi descompusă în clor gazos, precum și în ioni de sodiu; acestea se combină de obicei cu electronii eliberați din catod. Sodiul metalic este depus pe catod pe măsură ce ionii și electrozii se unesc. Celulele electrolitice sunt adesea folosite pentru rafinarea metalelor și, în general, fac parte din purificarea aluminiului, plumbului, zincului, precum și cuprului.