Základným princípom elektrolytickej reakcie membránovej elektrolýzovej bunky je premena elektrickej energie na chemickú energiu a elektrolyzovať soľanku na výrobu NaOH, Cl2 a H2, ako je to znázornené na vyššie uvedenom obrázku. V anódovej komore bunky (na pravej strane obrázka) je soľanka ionizovaná do Na+ a Cl- v bunke, kde Na+ migruje do katódovej komory (ľavá strana obrázka) prostredníctvom selektívnej iónovej membrány pod pôsobením náboja. Nižšie Cl- generuje plyn chlóru pri anodickej elektrolýze. Ionizácia H2O v katódovej komore sa stáva H+ a OH-, kde OH- je blokovaná selektívnou katiónovou membránou v katódovej komore a Na+ z anódovej komory sa kombinuje, aby sa vytvoril produkt NaOH a H+ generuje vodík pod katódovou elektrolýzou.