在酸溶液中负极反应式为：2H2-4e-==4H+ 正极反应式为：O2 + 4H+ +4eˉ== 2H2O
电解质溶液是碱或中性溶液则负极反应式为：2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20 正极为：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ
工作时向负极供给燃料（氢）,向正极供给氧化剂（空气,起作用的成分为氧气）.氢在负极分解成正离子H+和电子e-.氢离子进入电解液中,而电子则沿外部电路移向正极.用电的负载就接在外部电路中.在正极上,空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水.这正是水的电解反应的逆过程.
氢氧燃料电池工作时,向氢电极供应氢气,同时向氧电极供应氧气.氢、氧气在电极上的催化剂作用下,通过电解质生成水.这时在氢电极上有多余的电子而带负电,在氧电极上由于缺少电子而带正电.接通电路后,这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行.