Základním principem elektrolytické reakce membránové elektrolytické buňky je přeměnit elektrickou energii na chemickou energii a elektrolyzovat solanku za vzniku NaOH, Cl2 a H2, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku. V anodové komoře buňky (na pravé straně obrázku) je solanka ionizována na Na+ a Cl- v buňce, kde Na+ migruje do katodové komory (levá strana obrázku) prostřednictvím selektivní iontové membrány pod působením náboje. Dolní CL- generuje chlorový plyn při anodické elektrolýze. Ionizace H2O v katodové komoře se stává H+ a OH-, kde je blokován selektivní kationtovou membránou v katodové komoře a Na+ z anodové komory je kombinován za vzniku produktu NaOH a H+ generuje vodík pod katodickou elektrolýzou.