Základným princípom elektrolytickej reakcie membránovej elektrolýzy je premena elektrickej energie na chemickú energiu a elektrolýza soľanky za vzniku NaOH, Cl2 a H2, ako je znázornené na obrázku vyššie. V anódovej komore článku (na pravej strane obrázka) sa soľanka ionizuje na Na+ a Cl-, pričom Na+ migruje do katódovej komory (ľavá strana obrázka) cez selektívnu iónovú membránu pôsobením náboja. Nižší Cl- generuje plynný chlór pri anódovej elektrolýze. Ionizácia H2O v katódovej komore sa mení na H+ a OH-, pričom OH- je blokovaný selektívnou katiónovou membránou v katódovej komore a Na+ z anódovej komory sa spája za vzniku produktu NaOH a H+ generuje vodík pri katódovej elektrolýze.