Il principio di base della reazione elettrolitica di una cella elettrolitica a membrana è quello di convertire l'energia elettrica in energia chimica ed elettrolizzare la salamoia per produrre NaOH, Cl₂ e H₂, come mostrato nell'immagine sopra. Nella camera anodica della cella (a destra nell'immagine), la salamoia viene ionizzata in Na+ e Cl₂, dove Na+ migra verso la camera catodica (a sinistra nell'immagine) attraverso una membrana ionica selettiva sotto l'azione della carica. Il Cl₂, presente in quantità inferiore, genera cloro gassoso durante l'elettrolisi anodica. La ionizzazione dell'H₂O nella camera catodica si trasforma in H+ e OH₂, dove OH₂ viene bloccato da una membrana cationica selettiva nella camera catodica e Na+ proveniente dalla camera anodica si combina per formare il prodotto NaOH, e H+ genera idrogeno durante l'elettrolisi catodica.