Основний принцип електролітичної реакції мембранного електролізу полягає в перетворенні електричної енергії на хімічну та електролізі розсолу для отримання NaOH, Cl2 та H2, як показано на малюнку вище. В анодній камері комірки (праворуч на малюнку) розсіл іонізується на Na+ та Cl-, де Na+ мігрує до катодної камери (ліва частина зображення) через селективну іонну мембрану під дією заряду. Нижчий Cl- генерує газоподібний хлор під час анодного електролізу. Іонізація H2O в катодній камері перетворюється на H+ та OH-, де OH- блокується селективною катіонною мембраною в катодній камері, а Na+ з анодної камери об'єднується з утворенням продукту NaOH, а H+ генерує водень під час катодного електролізу.