A pesar de ser descritos como ‘ionizadores de agua’ las máquinas están diseñadas para trabajar como electrolizadores de agua. Este es un proceso electroquímico en el que el agua se divide para formar hidrógeno y oxígeno mediante una corriente eléctrica. La reacción química global se muestra a continuación:

2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)

Durante este proceso, el agua cerca del ánodo es ácida mientras que el agua cerca del cátodo es alcalina.

2 H2O + 2e- → H2 + 2 OH- (en el cátodo) 2 H2O → 4e- + O2 + 4 H+ (en el ánodo)

Los ionizadores de agua funcionan simplemente sifoneando el agua cerca del cátodo. El agua sifonada del lado del cátodo contiene mayores niveles de hidróxido (OH-) y tiene un pH más alto (es decir, es más alcalina), mientras que el agua sifonada cerca del ánodo tiene mayores niveles de H+ haciéndola ácida. Se afirma que el agua ácida es útil para la desinfección doméstica.

La eficacia del proceso es discutible porque la electrólisis requiere cantidades significativas de tiempo y energía; por lo tanto, la cantidad de hidróxido que podría generarse en una corriente de agua de movimiento rápido, como un grifo abierto, sería mínima en el mejor de los casos. Además, el proceso de inversión de la reacción requiere mucha menos energía, por lo que si la zona entre el agua alcalina y la ácida es al menos semipermeable, el agua sufrirá otra reacción que sólo dejará agua neutra. La segunda reacción se muestra a continuación:

H+ + OH- → H2O

Sin embargo, muchas máquinas convencionales de hoy en día utilizan una membrana de intercambio iónico semipermeable para separar los dos compartimentos. Por lo tanto, si la concentración de minerales es lo suficientemente alta, el pH del anolito puede ser de 4-6 mientras que el pH del catolito puede ser de 8-12. Se han utilizado máquinas similares para producir agua electrolizada, que es químicamente muy diferente porque también contiene hipoclorito de sodio, el principal ingrediente de la lejía, y por lo tanto puede utilizarse como desinfectante.