یک باتری سرب-اسید از یک الکترود آندی (صفحه منفی) از جنس سرب متخلخل و یک الکترود کاتدی (صفحه مثبت) از اکسید سرب تشکیل شده است که در یک محلول الکترولیتی (اسید سولفوریک و آب) غوطه ور می باشند. یک غشا عایق نیز که از نظر شیمیایی نفوذ پذیر است، بین دو صفحه قرار می گیرد تا از اتصال فیزیکی صفحات و در نتیجه بروز اتصال کوتاه جلوگیری نماید.

واکنش کلی در این باتری به شرح زیر است:

در صفحه منفی نیز واکنش شارژ و دشارژ به صورت زیر رخ می­دهد:

و در صفحه مثبت نیز به این صورت:

همانطور که از معادلات بالا مشخص است، دشارژ باتری سرب اسید سبب تشکیل کریستال های سولفات سرب در دو صفحه مثبت و منفی باتری می شود. تشکیل سولفات سرب باعث مصرف سولفات از الکترولیت سولفوریک می گردد و در نتیجه غلظت الکترولیت کمتر می شود. تخلیه کامل باتری سبب می گردد که هر دو الکترود منفی و مثبت به جای اسید سولفوریک اطراف، با سولفات سرب و آب پوشانده شوند. همچنین، از آنجایی که در این شرایط، هر دو الکترود ماده یکسانی می باشند، هیچ پتانسیل شیمیایی یا ولتاژی بین دو الکترود وجود ندارد. بنابراین، در عمل، ولتاژ قطع باتری (Cut off voltage) باید قبل از تخلیه کامل باتری صورت گیرد و نباید باتری را کامل دشارژ یا تخلیه نمود.

در بین حالت های کاملاً شارژ شده و دشارژ شده Tباتری سرب اسید کاهش تدریجی ولتاژ را تجربه می کند. به عنوان مثال، اگر باتری برای مدتی در حالت کم شارژ بماند، بلورهای بزرگ سولفات سرب می توانند رشد کنند و سبب کاهش عمر مفید باتری گردند. این بلورهای بزرگ برخلاف الکترود متخلخل سرب هستند و تبدیل دوباره آن ها به سرب بسیار دشوار می باشد.