Základním principem elektrolytické reakce membránové elektrolýzy je přeměna elektrické energie na chemickou energii a elektrolýza solanky za vzniku NaOH, Cl2 a H2, jak je znázorněno na obrázku výše. V anodové komoře článku (na pravé straně obrázku) je solanka ionizována na Na+ a Cl-, přičemž Na+ migruje do katodové komory (levá strana obrázku) přes selektivní iontovou membránu působením náboje. Nižší Cl- generuje plynný chlór při anodické elektrolýze. Ionizace H2O v katodové komoře se mění na H+ a OH-, přičemž OH- je blokován selektivní kationtovou membránou v katodové komoře a Na+ z anodové komory se kombinuje za vzniku produktu NaOH a H+ generuje vodík při katodové elektrolýze.