หลักการพื้นฐานของปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์ของเซลล์อิเล็กโทรไลซิสแบบเมมเบรนคือการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมีและอิเล็กโทรไลซิสน้ำเกลือเพื่อผลิต NaOH, Cl2 และ H2 ตามที่แสดงในภาพด้านบน ในห้องขั้วบวกของเซลล์ (ทางด้านขวาของภาพ) น้ำเกลือจะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออนเป็น Na+ และ Cl- ในเซลล์ โดยที่ Na+ จะเคลื่อนที่ไปยังห้องขั้วลบ (ด้านซ้ายของภาพ) ผ่านเมมเบรนไอออนิกแบบเลือกได้ภายใต้การกระทำของประจุ Cl- ที่ต่ำกว่าจะสร้างก๊าซคลอรีนภายใต้อิเล็กโทรไลซิสแบบอะโนดิก การแตกตัวเป็นไอออนของ H2O ในห้องขั้วลบจะกลายเป็น H+ และ OH- โดยที่ OH- ถูกบล็อกโดยเมมเบรนไอออนบวกแบบเลือกได้ในห้องขั้วลบ และ Na+ จากห้องขั้วบวกจะรวมกันเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ NaOH และ H+ จะสร้างไฮโดรเจนภายใต้อิเล็กโทรไลซิสแบบแคโทดิก