鉛酸蓄電池的電化學表達式為：（-）Pb｜H2SO4｜PbO2（+）

鉛酸蓄電池的正極活性物是二氧化鉛。負極是海綿狀的金屬鉛。因為鉛特別軟，而且處于導體和絕緣體之間，即半導體，所以通常會在鉛里加入一定量的銻，用于新增強度和減小電阻。電解質是硫酸，在電池中起導電用途，并參加電池反應，一般會混入一些純水稀釋。

正極放電反應：PBO2+3H++HSO4+2e→PbSO4+2H2O

負極放電反應：Pb+HSO4-+2e→PbSO4+H+

電池放電反應：Pb+PbO2+2H+2HSO4→2PbSO4+2H2O

正極充電反應：PbSO4+2H2O→PBO2+3H++HSO4+2e

負極充電反應：PbSO4+H+→Pb+HSO4-+2e

電池充電反應：2PbSO4+2H2O→Pb+PbO2+2H+2HSO4

放電時，正極的二氧化鉛與硫酸發生反應，生成硫化鉛和水。負極的金屬鉛，與硫酸進行反應，生成硫化鉛、帶正電荷的氫離子。電池經連放電后兩極物質都轉化為硫酸鉛，稱為雙硫酸鹽化。正極與負極的鉛奪取了電解質中的四氧化硫，電解質就轉化成了水。帶正電荷的氫離子就制造了電壓差，電流自然而然地就出現了。

充電時，硫化鉛里的四氧化硫與水結合，生成硫酸。正極、負極硫化鉛中的四氧化硫被奪取后，變成了鉛。正極因為缺少電離子，吸引的帶正電荷的氫離子與帶負電荷的氫化氧就使鉛變成了二氧化鉛。