铅酸电池可简单地表示为一个多孔铅负极(海绵状铅)和一个二氧化铅正极，两电极都浸人硫酸水溶液中。
电池放电时，消耗硫酸，生成水，因此电解质的组成和密度会发生变化。25℃时，电池在完全充电状态下，硫酸的质量百分浓度约为40%(一30kg/dm'), OCV为2. 15V;完全放电后，硫酸质量百分浓度为16% (1. 10kg/dm') , OCV为1. 98V。电解质密度的变化为测定电池荷电状态提供了一个简便方法。电池开路电压依赖于硫酸(和水)的活度及温度，并可通过热力学自由能准确预侧。放电过程中，两个电极都有难溶性硫酸铅生成。硫酸铅的导电性差，它沉积的细晶粒致密层可以屏蔽和钝化两电极，电池实际容量因此受到极大限制，大电流密度下仅可达其理论容量的5%一10%。为此，人们开展了许多技术应用研究以减轻这一影响。放电过程中，由于硫酸铅的形成，内阻增加，随着硫酸的消耗，电解质的
导电性能下降。充电过程中，硫酸铅在负极再转变为铅，在正极转变为二氧化铂。充放电循环的能量效率较高，但依赖于充电倍率和电池设计。
传统“湿”铅酸电池在充电到额定容量的85%一95%时，充电效率下降，同时正极开始产生氧气，负极上氢离子参加反应生成氢气，结果导致水量减小。在一些实际应用中，为得到正极全部的放电容量，通常使电池至少过充10%。这种过量充电又使电解液中的水进一步减少。
阀控铅酸电池(V RLA)的设计可促使氧在负极的化合，以便最大程度地减少水的损失。VRLA可设计使酸保留在硅胶中不流动或将酸吸人多孔玻璃隔板中，其中的空穴便于氧气的传输。氧气从正极扩散至氧化铅负极，防止达到氢的析出电位。由于电极片在充电同时放电产物立刻还原成铅，重新使电池达到化学平衡。这些化学反应的净反应是零。因此，充电时输人电池的电能被转化为热能，而不是化学能。