L'électrolyse a un large éventail d'applications, notamment la production d'hydrogène, la fabrication d'eau lourde et la synthèse de composés tels que l'hydroxyde de potassium et l'hydroxyde de sodium. Il est également utilisé pour obtenir des métaux tels que le sodium, le magnésium, le potassium et l'aluminium. L'électrolyse est utilisée pour fabriquer du fluor et du chlore.
L'électrolyse est l'utilisation du courant électrique pour exciter une réaction non spontanée. Il est utilisé pour séparer les substances des sources naturelles, y compris les minerais, comme l'élimination de l'aluminium de la bauxite, un minerai d'aluminium. L'électrolyse est utilisée pour affiner les métaux en extrayant les impuretés des métaux bruts. Le raffinage électrolytique du cuivre purifie le cuivre pour les applications électriques. Le cuivre extrait de son minerai, appelé cuivre blister, est généralement pur à 98 à 99 pour cent mais peut être raffiné par électrolyse à 99,95 pour cent pur.
L'électrolyse est également appliquée dans la galvanoplastie, le processus de revêtement d'un métal inférieur avec un métal supérieur. La galvanoplastie protège le métal inférieur de la corrosion et le rend plus agréable en apparence.
Une autre application importante de l'électrolyse est l'électroformage, la reproduction d'objets par électrodéposition sur une sorte de moule. L'électroformage est utilisé dans la reproduction des dés de disques de phonographe. L'électrolyse est utilisée pour synthétiser le permanganate de potassium et le plomb blanc, par un processus appelé électrosynthèse.