Membrānas elektrolīzes šūnas elektrolītiskās reakcijas pamatprincips ir pārveidot elektrisko enerģiju ķīmiskajā enerģijā un elektrolizējot sālsūdeni, iegūstot NaOH, Cl2 un H2, kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā. Šūnas anoda kamerā (attēla labajā pusē) sālsūdens tiek jonizēts par Na+ un Cl-, kur Na+ lādiņa ietekmē caur selektīvu jonu membrānu migrē uz katoda kameru (attēla kreisajā pusē). Zemākais Cl- anodiskās elektrolīzes laikā ģenerē hlora gāzi. H2O jonizācija katoda kamerā pārvēršas par H+ un OH-, kur OH- bloķē selektīva katjonu membrāna katoda kamerā, un Na+ no anoda kameras tiek apvienots, veidojot produktu NaOH, un H+ katodiskās elektrolīzes laikā ģenerē ūdeņradi.