Elektrolyysiprosessia käytetään tyypillisesti aineiden, kuten metallien, jalostamiseen tai materiaalien uuttamiseen liuoksesta. Kaikissa elektrolyysiprosesseissa tarvitaan kolme pääkomponenttia: sähkö, vapaita ioneja sisältävä aine ja kaksi esinettä, jotka toimivat elektrodeina. Elektrolyytin läpi virtaavan sähkövirran läsnäolo voi aiheuttaa kemiallisen reaktion, jota ei muuten tapahtuisi spontaanisti. Metallien jalostamisessa epäpuhtaasta aineesta peräisin olevat atomit joutuvat siirtymään puhtaaseen katodiin sähkön virtauksen vuoksi. Elektrolyysiprosessia voidaan käyttää myös aineiden uuttamiseen, kuten vedyn puhdistamiseen vedestä.
Jotta elektrolyysiä voitaisiin käyttää metallin puhdistamiseen, molemmat elektrodit valmistetaan tyypillisesti tästä materiaalista. Anodille voidaan käyttää epäpuhdasta malmia tai seosta, ja katodi on valmistettu puhtaasta muodosta. Elektrolyytti sisältää myös samaa metallia vapaina ioneina, joita pidetään liuoksessa. Kun elektrodeihin kohdistetaan sähkövirta, se voi virrata niiden välillä elektrolyytin läpi. Tällä on taipumus saada ionit liuoksesta kiinnittymään vastaavaan elektrodiin riippuen siitä, ovatko ne positiivisesti vai negatiivisesti varautuneita, mikä johtaa puhtaiden metalliatomien kerääntymiseen katodille.
Elektrolyysiprosessia voidaan käyttää myös yhden metallin levittämiseen toisen kanssa tai koristeelliseen etsaukseen. Nämä prosessin käyttötarkoitukset ovat hyvin samankaltaisia kuin jalostusmenetelmä, vaikka yhden metallin päällystystä toisella kutsutaan galvanoinniksi. Elektrolyysiprosessin käyttö syövytyksessä käyttää tyypillisesti akryyliä ja muita aineita metallin päällystämiseen, ja sitä kutsutaan joskus sähköetsaukseksi.
Kaasut, kuten vety, voidaan myös puhdistaa elektrolyysiprosessilla. Vesi koostuu kemiallisesti vedystä ja hapesta, ja sähkövirtaa voidaan käyttää sen jakamiseen näihin komponentteihin. Anodi ja katodi on valmistettu samasta aineesta, tyypillisesti ruostumattomasta teräksestä tai muusta inertistä metallista.
Kun virtaa syötetään veteen upotettuihin elektrodeihin, se pyrkii hajoamaan happea lähellä anodia ja vetyä katodissa. Asettamalla keräysastiat sopivan elektrodin kohdalle voidaan kerätä puhdasta happea tai vetyä. Koska puhdas vesi pyrkii altistumaan rajoitetulle määrälle itseionisoitumista, vapaiden ionien läsnäolo voi olla vähäistä ja prosessi etenee hitaasti. Tästä syystä vetyä ei usein kerätä elektrolyysiprosessilla teollisessa mittakaavassa.