Όπως όλες οι μπαταρίες, μια μπαταρία αποθήκευσης μολύβδου χρησιμοποιεί μια χημική αντίδραση για την αποθήκευση και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μπαταρίες μολύβδου χρησιμοποιούν μόλυβδο και οξείδιο μολύβδου για τα συστατικά καθόδου και ανόδου της μπαταρίας και θειικό οξύ για τον ηλεκτρολύτη. Αυτές οι μπαταρίες είναι εύκολη και φθηνή στην κατασκευή, μπορούν να παρέχουν υψηλή εκφόρτιση αιχμής και είναι επαναφορτιζόμενες. Ωστόσο, δεν διατηρούν τόση ενέργεια ανά μονάδα βάρους, όπως οι πιο σύγχρονες μπαταρίες. Αυτό το είδος μπαταρίας χρησιμοποιείται ευρέως για την τροφοδοσία των ηλεκτρικών εκκινητήρων μηχανοκίνητων οχημάτων σε άλλες εφαρμογές όπου το κόστος είναι περισσότερο παράγοντας παρά βάρος.
Όλες οι μπαταρίες χρησιμοποιούν μια κάθοδο και μια άνοδο, που αποτελούνται από ουσίες που θα ανταλλάσσουν ηλεκτρόνια μεταξύ τους για να φτάσουν σε μια ισορροπημένη κατάσταση, αν όχι για την παρουσία ενός διαλύματος ηλεκτρολύτη που αναστέλλει αυτή τη μεταφορά ηλεκτρονίων. Όταν αντλείται ρεύμα από μια μπαταρία, τα ηλεκτρόνια αφήνονται να ρέουν μεταξύ των δύο πόλων, από την άνοδο στην κάθοδο, και λαμβάνει χώρα η ανασταλμένη χημική αντίδραση. Κανένας ηλεκτρολύτης δεν μπορεί να μονώσει τέλεια την άνοδο και την κάθοδο, και έτσι όλες οι μπαταρίες χάνουν αργά τη φόρτισή τους με την πάροδο του χρόνου. Οι περισσότερες μπαταρίες αποθήκευσης μολύβδου χρησιμοποιούν πολλαπλές κυψέλες, έτσι ώστε η ίδια χημική αντίδραση να λαμβάνει χώρα σε κάθε στοιχείο ταυτόχρονα, μια διαδικασία που αυξάνει το δυναμικό αιχμής εκφόρτισης της μπαταρίας ενώ μειώνει τη συνολική ισχύ που μπορεί να αποθηκεύσει.
Σε μια μπαταρία αποθήκευσης μολύβδου, τόσο η άνοδος όσο και η κάθοδος αλληλεπιδρούν χημικά με το διάλυμα ηλεκτρολύτη επίσης. Σε μια φορτισμένη μπαταρία, η άνοδος αποτελείται από μόλυβδο και η κάθοδος από οξείδιο του μολύβδου. Καθώς η μπαταρία αποφορτίζεται, και τα δύο ηλεκτρόδια μετατρέπονται σε θειικό μόλυβδο, καθώς το λουτρό ηλεκτρολύτη γίνεται όλο και λιγότερο όξινο, μέχρι να παραμείνει μόνο νερό στο διάλυμα. Αυτή η διαδικασία αντιστρέφεται όταν φορτίζεται μια μπαταρία αποθήκευσης μολύβδου και με πλήρη φόρτιση, το διάλυμα ηλεκτρολύτη μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος είναι ένα εξαιρετικά όξινο λουτρό θειικού οξέος κατά το ένα τρίτο.
Αυτός ο τύπος μπαταρίας είναι σχετικά εύκολος στην κατασκευή, καθώς όλα τα απαραίτητα υλικά είναι άφθονα. Λόγω της σχετικά χαμηλής αναλογίας ισχύος προς βάρος σε μια μπαταρία αποθήκευσης μολύβδου, ωστόσο, πρέπει να γίνουν ορισμένοι συμβιβασμοί στον σχεδιασμό τους. Οι μπαταρίες που έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν μεγάλο ρεύμα, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται για την εκκίνηση μηχανοκίνητων οχημάτων, πρέπει να κατασκευαστούν συνδυάζοντας πολλά μικρότερα στοιχεία μπαταρίας με φαρδιά, λεπτά, εύθραυστα ηλεκτρόδια. Όταν απαιτείται ρεύμα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, οι μπαταρίες αποθήκευσης μολύβδου πρέπει να περιέχουν λιγότερα αλλά μεγαλύτερα και πιο ανθεκτικά στοιχεία. Μια τέτοια μπαταρία αποθήκευσης μολύβδου θα ήταν μια κακή επιλογή για την εκκίνηση οχημάτων, αλλά εξαιρετική για την παροχή μικρών ποσοτήτων φορητής ενέργειας για εφεδρικές συσκευές υπολογιστών ή για συσκευές όπως ηλεκτρικές χορτοκοπτικές μηχανές, οι οποίες δεν χρειάζεται ποτέ να ταξιδεύουν μακριά από μια πηγή ρεύματος.