Pendant le processus de charge, le sulfate de plomb (PbSO4) est converti en dioxyde de plomb (PbO2) au niveau de la plaque positive et en plomb spongieux (Pb) au niveau de la plaque négative. À l’inverse, pendant le processus de décharge, le dioxyde de plomb et le plomb spongieux sont reconvertis en sulfate de plomb.
L'électrolyte d'une batterie au plomb est une solution d'acide sulfurique (H2SO4) et d'eau. Pendant le processus de chargement, l’acide sulfurique est converti en eau et en oxygène gazeux. L'eau est ensuite recombinée avec l'oxygène gazeux pour former à nouveau de l'acide sulfurique pendant le processus de décharge.