Cada batería requiere dos electrodos, un ánodo y un cátodo, y un electrolito. Los electrones fluyen entre los electrodos fuera de la batería y a través del electrolito dentro de ella. El circuito cerrado creado por estos dos flujos de electrones consume la energía química del electrolito y produce energía eléctrica en el proceso. Este proceso es el mismo, ya sea que se lleve a cabo en una batería alcalina o en una batería de zinc-carbono.
En una batería alcalina, el ánodo o electrodo negativo de la batería está hecho de polvo de zinc. El zinc se utiliza en forma de polvo porque los gránulos tienen una gran superficie, lo que permite una mayor velocidad de reacción y mayores flujos de electrones. A veces, se agrega óxido de zinc para limitar la corrosión del ánodo.
El dióxido de manganeso se utiliza como cátodo o electrodo positivo. Ocurre en la naturaleza como el mineral pirolusita y generalmente también se usa en forma de polvo. También se agrega grafito al cátodo, para mejorar su conductividad.
El hidróxido de potasio se usa como electrolito en una batería alcalina, no el cloruro de amonio o el cloruro de zinc, los electrolitos que se usan comúnmente con las baterías de zinc-carbono. Este compuesto también se conoce como potasa cáustica o lejía de potasa. Si bien las baterías alcalinas están contenidas dentro de una carcasa, aún pueden filtrar hidróxido de potasio, que se sabe que causa irritación en los ojos y la piel.
Además, la batería incluye un separador. Este componente sirve para separar el electrolito entre los electrodos positivo y negativo.
En comparación con una batería de zinc-carbono, su principal competidor, una batería alcalina tiene una densidad de energía más alta, así como una vida útil más larga. Sin embargo, tiene una alta resistencia interna. Cuanto más rápido se agote la batería, menor será la capacidad o carga que la batería puede soportar.
Existe una variedad de baterías alcalinas que se pueden recargar. Químicamente, son iguales a cualquier otro tipo de pilas alcalinas, pero pueden mantener las cargas durante períodos de tiempo mucho más largos que otras variedades de pilas recargables no alcalinas. También se afirma que es posible recargar una batería normal en condiciones muy específicas, pero se considera peligroso.