Elektrokemični proces je kemična reakcija, ki bodisi povzroči ali jo povzroči gibanje električnega toka. Ti procesi so vrsta oksidacijsko-redukcijske reakcije, pri kateri en atom ali molekula izgubi elektron na drugega atoma ali molekule. Pri elektrokemijskih reakcijah so atomi ali molekule v reakciji relativno daleč drug od drugega v primerjavi z drugimi reakcijami, zaradi česar se elektroni, ki se prenašajo, premikajo na večjo razdaljo in s tem proizvajajo električni tok. Številni naravni pojavi temeljijo na elektrokemičnih procesih, kot so korozija kovin, sposobnost nekaterih morskih bitij, da ustvarjajo električna polja, ter delovanje živčnega sistema ljudi in drugih živali. Imajo pomembno vlogo tudi v sodobni tehnologiji, najbolj izstopajo pri shranjevanju električne energije v baterijah, v sodobni industriji pa je pomemben elektrokemični proces, imenovan elektroliza.
Dejavnosti živčnega sistema, od preprostih reakcij in instinktivnih vedenj, ki jih najdemo celo pri primitivnih živalih, do zapletenih učnih in razumskih sposobnosti ljudi, so odvisne od elektrokemijskih procesov. Nevroni uporabljajo elektrokemične procese za prenos informacij skozi živčni sistem, kar mu omogoča, da komunicira s samim seboj in s preostalim telesom. Za pošiljanje signala kemični procesi v nevronu ustvarijo električni impulz, ki se pošlje skozi podolgovato strukturo, imenovano akson, dokler ne doseže sinapse, točke stika med nevronom in sosednjimi celicami. V sinapsi elektrika povzroči sproščanje kemikalij, imenovanih nevrotransmiterji, ki prečkajo sinapso do signalizirane celice. Nevrotransmiterji se nato kemično povežejo s strukturami, imenovanimi receptorji na ciljni celici, in sprožijo nadaljnje biokemične procese v njej.
Sposobnost rib, kot so električne jegulje, opazovalci zvezd in torpedni žarki, da proizvajajo električna polja, je posledica elektrokemičnega procesa. Električne ribe imajo specializirane celice, imenovane elektrociti. Transportne beljakovine se vežejo s pozitivnimi kalijevimi in natrijevimi ioni v celici in jih odnesejo stran, pri čemer v celici ustvarijo električni naboj. Ko je ta elektrika potrebna, del živčnega sistema, imenovan medularno ukazno jedro, pošlje električni impulz drugim živčnim celicam, kar sproži sproščanje nevrotransmiterja acetilholina. Nevrotransmiter se veže na acetilholinske receptorje elektrocitov, kar sproži sproščanje naboja elektrocitov.
Električne baterije uporabljajo elektrokemične procese za shranjevanje in sproščanje električne energije. Kemične reakcije v električnih celicah, ki sestavljajo baterijo, ustvarijo razliko v naboju med obema polovicama vsake celice, kar povzroči električni tok. Baterije za ponovno polnjenje proizvajajo električno energijo s kemičnimi reakcijami, ki so reverzibilne, in jih je zato mogoče vrniti v prvotno kemično konfiguracijo, če se električna energija uporablja iz zunanjega vira. Reakcije v baterijah, ki jih ni mogoče polniti, nimajo te kakovosti, čeprav običajno proizvedejo več električne energije, kot jo lahko zagotovi baterija za ponovno polnjenje z enim polnjenjem.
V baterijah se uporabljajo različne kemične reakcije. Nikelj-kadmijeve baterije, ki se običajno uporabljajo v luči in gospodinjskih aparatih, temeljijo na ločenih reakcijah kadmija in niklja z alkalno, običajno raztopino kalijevega hidroksida (KOH), in vodo. Nikelj-kovinsko hidridne baterije so podobne, vendar zamenjajte kadmij z intermetalno spojino iz mangana, aluminija ali kobalta, pomešanega z redkimi zemeljskimi kovinami, kot so prazeodim, lantan in cerij. Litijeve baterije lahko uporabljajo različne reakcije, ki vključujejo litijeve spojine, pri čemer najpogostejši tip uporablja manganov dioksid (MnO2) in raztopino litijevega perklorata (LiClO4), dimetoksietana (C4H10O2) in propilen karbonata (C4H6O3).
Elektroliza je elektrokemični proces, pri katerem se električni tok uporablja za sprožitev kemičnih reakcij v snovi, ki vsebuje proste ione, imenovane elektrolit. Elektrolit se bodisi stopi ali raztopi v topilu, vanj pa sta potopljeni dve elektrodi, imenovani anoda in katoda. Ko se med elektrodama nanese električni potencial, začne med njima teči elektrika in vsaka elektroda začne privlačiti ione z nasprotnim lastnim nabojem. Ioni pridobijo ali izgubijo elektrone na elektrodah, kar povzroči oksidacijo molekul blizu anode in redukcijo molekul blizu katode. Elektroliza se uporablja na številnih področjih industrijskih procesov, vključno z metalurgijo, proizvodnjo kemikalij, kot sta kalijev klorat in (KClO3) trifluoroocetna kislina (C2HF3O2), ter ekstrakcijo zelo reaktivnih elementov, ki jih v naravi ne najdemo v svoji elementarni obliki, kot je npr. kot natrij in magnezij.