Grundsätzlich leitet eine Luftkathode Sauerstoff in einen Elektrolyten, wobei die Moleküle mit den Ionen der Anode reagieren, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Die durch diese Reaktion erzeugte Energie tritt aus der Luftkathode zurück zu jedem Objekt oder Gerät, das Strom benötigt. Die Kathode leitet den zur Initiierung der Reaktion verwendeten Sauerstoff aus der Luft oder aus einer wässrigen Lösung ab. Hersteller bezeichnen diese Arten von Stromquellen als Luftbatterien.
Anoden von Luftbatterien bestehen aus einem von mehreren Metallen, aber die am häufigsten verwendeten sind Aluminium, Lithium, Magnesium oder Zink. Der zwischen Anode und Kathode verwendete Elektrolyt muss eine Substanz sein, die mit der Anode kompatibel ist und erfolgreich Ionen von der Anode leitet. Das bei diesem Batterietyp am häufigsten verwendete Kathodenmaterial ist Kohlenstoff. Die Namen von Luftkathodenbatterien stammen typischerweise von dem Metall, das die Anodenseite der Batterie in Kombination mit der Luftkathode selbst umfasst. Lithium- oder Li-Luft-Batterien haben beispielsweise eine Lithium-Anode, und Zink- oder Zn-Luft-Batterien enthalten Zink-Anoden; beide haben eine kohlenstoffbasierte Luftkathode.
Hersteller entwickeln Zn-Luft-Kathoden-Batterien in einer Vielzahl von Größen, und die kleinste ist oft die runde Batterie, die in Hörgeräten oder Uhren verwendet wird. Größere Versionen versorgen normalerweise Kameras oder andere elektronische Geräte mit Strom. Zu den Vorteilen dieser Art von Stromquelle gehören eine verlängerte Haltbarkeit zusätzlich zu einer längeren Lebensdauer während des tatsächlichen Gebrauchs. Auch die Bestandteile dieser Energieträger sind im Allgemeinen sicherer für die Umwelt.
Je nach Anwendung werden unterschiedliche Kathodentypen negativ oder positiv. Negative Kathoden umfassen elektrolytische Zellen und positive Kathoden umfassen galvanische Zellen. Luftkathoden sind im Allgemeinen positiv, obwohl sie Sauerstoff als potentielle Energiequelle absorbieren; sie geben das Nebenprodukt der chemischen Reaktion als elektrischen Strom ab.
Einzelpersonen könnten leicht eine einfache Luftkathode nachbilden, indem sie Papier oder Tuch, das mit Salzwasserlösung getränkt ist, zusammen mit einer Schicht zerkleinerter Holzkohle zwischen zwei Stücke Aluminiumfolie legen. Das Ende eines Drahtes wird normalerweise an einer Miniaturglühbirne oder einem Motor befestigt, während das andere Ende an der Folie befestigt wird. Der andere Draht haftet ebenfalls am Objekt, während das andere Ende mit dem zerkleinerten Kohlenstoff in Kontakt kommt. Durch das Andrücken aller Schichten entsteht eine chemische Reaktion und das Gerät erhält Strom. Die Zugabe von Wasserstoffperoxid zur Salzwasserlösung erhöht typischerweise die Anzahl der verfügbaren Sauerstoffmoleküle und liefert mehr Leistung.