El proceso electrolítico se usa típicamente para refinar sustancias como metales o para extraer materiales de una solución. Hay tres componentes principales que se requieren para cualquier proceso electrolítico, que son la electricidad, una sustancia que contiene iones libres y dos objetos que actúan como electrodos. La presencia de una corriente eléctrica que fluye a través del electrolito puede provocar una reacción química que de otro modo no ocurriría espontáneamente. En el refinado de metales, se hace que los átomos de una sustancia impura se transfieran a un cátodo puro debido al flujo de electricidad. El proceso electrolítico también se puede utilizar para extraer sustancias, como refinar el hidrógeno del agua.
Para usar la electrólisis para refinar el metal, ambos electrodos estarán hechos típicamente de ese material. Se puede usar un mineral o una aleación impura para el ánodo, y el cátodo se hace a partir de la forma pura. El electrolito también contendrá el mismo metal en forma de iones libres que se mantienen en solución. Cuando se aplica una corriente eléctrica a los electrodos, puede fluir entre ellos a través del electrolito. Esto tenderá a hacer que los iones de la solución se adhieran al electrodo correspondiente, dependiendo de si están cargados positiva o negativamente, lo que dará como resultado la acumulación de átomos de metal puro en el cátodo.
El proceso electrolítico también se puede utilizar para chapar un metal con otro o para grabar decorativos. Estos usos del proceso son muy similares al método de refinado, aunque el recubrimiento de un metal con otro se denomina galvanoplastia. El uso del proceso electrolítico para el grabado utiliza típicamente acrílicos y otras sustancias para revestir el metal, y a veces se denomina electrograbado.
Los gases, como el hidrógeno, también se pueden refinar mediante el proceso electrolítico. El agua está compuesta químicamente de hidrógeno y oxígeno, y se puede usar una corriente eléctrica para dividirla en estos componentes. El ánodo y el cátodo están hechos de la misma sustancia, normalmente acero inoxidable u otro metal inerte.
Cuando se aplica corriente a los electrodos sumergidos en agua, tenderá a descomponerse en oxígeno cerca del ánodo e hidrógeno en el cátodo. Al colocar recipientes de recolección en el electrodo apropiado, se puede recolectar oxígeno puro o hidrógeno. Dado que el agua pura tiende a sufrir una cantidad limitada de autoionización, la presencia de iones libres puede ser baja y el proceso tiende a progresar lentamente. Debido a esto, el hidrógeno a menudo no se recolecta con el proceso electrolítico a escala industrial.