Trotz der Bezeichnung „Wasserionisierer“ sind die Geräte so konzipiert, dass sie als Wasserelektrolyseure arbeiten. Dies ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem Wasser durch einen elektrischen Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Die gesamte chemische Reaktion ist unten dargestellt:

2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)

Bei diesem Vorgang ist das Wasser in der Nähe der Anode sauer, während das Wasser in der Nähe der Kathode alkalisch ist.

2 H2O + 2e- → H2 + 2 OH- (an der Kathode) 2 H2O → 4e- + O2 + 4 H+ (an der Anode)

Wasserionisierer funktionieren, indem das Wasser in der Nähe der Kathode einfach abgesaugt wird. Wasser, das an der Kathodenseite abgesaugt wird, enthält einen erhöhten Anteil an Hydroxid (OH-) und hat einen höheren pH-Wert (d.h. ist alkalischer), während Wasser, das in der Nähe der Anode abgesaugt wird, einen erhöhten Anteil an H+ hat und somit sauer ist. Das saure Wasser soll für die Desinfektion von Haushalten nützlich sein.

Die Effektivität des Prozesses ist fraglich, da die Elektrolyse erhebliche Mengen an Zeit und Energie benötigt; daher wäre die Menge an Hydroxid, die in einem schnell fließenden Wasserstrom wie einem laufenden Wasserhahn erzeugt werden könnte, bestenfalls minimal. Darüber hinaus erfordert der Prozess der Umkehrung der Reaktion viel weniger Energie. Wenn also der Bereich zwischen dem alkalischen und dem sauren Wasser zumindest halbdurchlässig ist, wird das Wasser eine weitere Reaktion durchlaufen, die nur neutrales Wasser hinterlässt. Die zweite Reaktion ist unten dargestellt:

H+ + OH- → H2O

Viele herkömmliche Geräte verwenden heutzutage jedoch eine halbdurchlässige Ionenaustauschermembran, um die beiden Bereiche zu trennen. Daher kann, wenn die Konzentration der Mineralien hoch genug ist, der pH-Wert des Anolyten 4-6 sein, während der pH-Wert des Katholyten 8-12 sein kann. Ähnliche Maschinen wurden verwendet, um elektrolysiertes Wasser zu produzieren, das chemisch sehr unterschiedlich ist, weil es auch Natriumhypochlorit enthält, den Hauptbestandteil von Bleichmittel, und daher als Desinfektionsmittel verwendet werden kann.