U elektrolitičkoj ćeliji se električna energija primjenjuje da izazove kemijsku reakciju. Dvije metalne komponente koje se nazivaju elektrode obično su uronjene u tekućinu, kao što je voda. Svaka ćelija obično ima jednu elektrodu zvanu katoda, koja ima negativan električni naboj, i anodu, koja ima pozitivan naboj. Kemijska reakcija koja se odvija u elektrolitičkoj ćeliji naziva se elektroliza, što znači da se tvar razbija. Ako je voda otopina, tada će se podijeliti na plin vodik i kisik dok čestice teku od pozitivne anode do negativne katode.
Industrijski kao i komercijalni objekti ponekad koriste elektrolitičku ćeliju za dobivanje kisika i vodika iz vode. Ćelija se također može koristiti za nanošenje jednog metala na drugi tijekom galvanizacije. Punjive baterije, kao što su nikl-metal-hidridne ili olovne baterije, često se ponašaju kao elektrolitičke ćelije. Zalihe energije mogu se izgraditi u ovim vrstama baterija postupkom pretvaranja električne energije u kemijsku energiju.
Baterije su obično naponske ćelije koje koriste kemijsku energiju i pretvaraju je u električnu. Voltaična ćelija se također naziva galvanska ćelija i općenito koristi isti metal za svaku elektrodu. S druge strane, elektrolitičke ćelije obično koriste jedan metal za pozitivnu elektrodu, a drugi metal za drugu. Oni također moraju biti u istoj otopini da bi se reakcija odvijala. Galvanske ćelije mogu se sastojati od dvije odvojene ćelije s vezom zvanom solni most, koja pomiče nabijene čestice zvane ioni s jedne strane na drugu.
Elektrolitičku ćeliju može napajati baterija, sa žicama spojenim na svaku elektrodu kako bi se formirao električni krug. Jedna se ćelija također može spojiti na drugu, ali svakoj je općenito potreban drugačiji napon da bi se nešto bitno dogodilo. Ćelija za elektrolizu koja ima veći napon obično se prazni u ovom krugu. Nastaje naponska ćelija, dok ćelija s nižim naponom može dobiti naboj. Ovo je tipično za elektrolitičku ćeliju.
Voda se često razgrađuje u plinove koji se sastoje od svojih molekularnih komponenti pomoću elektrolitičke ćelije. Drugi spoj koji se koristi je natrijev klorid, koji se može razgraditi u plinoviti klor kao i na natrijeve ione; oni se obično kombiniraju s elektronima oslobođenim s katode. Metalni natrij se taloži na katodi dok se ioni i elektrode spajaju. Elektrolitičke ćelije se često koriste za rafiniranje metala i općenito su dio pročišćavanja aluminija, olova, cinka, kao i bakra.