W procesie elektrolizy chemicznie czystej wody na anodzie zachodzi reakcja:
ponieważ jony powstają w wyniku autodysocjacji wody 2 , to proces ten można opisać następującym równaniem:
tymczasem na katodzie zachodzi reakcja 2 , jednak ponieważ kationy również powstają w wyniku dysocjacji wody, to w rezultacie zapis wygląda tak:
Wobec tego sumaryczny zapis reakcji chemicznej wygląda następująco:
Elektroliza chemicznie czystej wody zachodzi bardzo powoli ze względu na bardzo niskie stężenia jonów hydroniowych i wodorotlenkowych (rzędu 10-7 mol/dm3). W porównaniu z nimi bieżąca woda zawiera bardzo duże stężenia kationów metali (głównie , , i ) oraz anionów i , które ułatwiają elektrolizę. To reakcje wymienionych anionów dominują na anodzie – na przykładzie jonu chlorkowego zachodzące w pobliżu tej elektrody reakcje można opisać poniższym układem równań: