Las células de plomo-ácido consisten en dos placas de plomo, que sirven como electrodos, suspendidas en un electrolito que consiste en ácido sulfúrico diluido. Las células VRLA tienen la misma química. Los VRLA de tipo "celda húmeda" contienen ácido en forma líquida. En AGM y gel tipo VRLA, el electrolito está inmovilizado. En AGM esto se logra con una estera de fibra de vidrio; en baterías de gel o "células de gel", el electrolito tiene la forma de un gel en forma de pasta creado mediante la adición de sílice y otros agentes gelificantes al electrolito.

Cuando una célula se descarga, el plomo y el ácido diluido sufren una reacción química que produce sulfato de plomo y agua. Cuando una celda se carga posteriormente, el sulfato de plomo y el agua se vuelven a convertir en plomo y ácido. En todos los diseños de baterías de plomo-ácido, la corriente de carga debe ajustarse para que coincida con la capacidad de la batería para absorber la energía. Si la corriente de carga es demasiado grande, se producirá electrólisis, descomponiendo el agua en hidrógeno y oxígeno, además de la conversión prevista de sulfato de plomo y agua en dióxido de plomo, plomo y ácido sulfúrico (lo contrario del proceso de descarga). Si se permite que estos gases escapen, como en una celda inundada convencional, la batería necesitará tener agua (o electrolito) agregada de vez en cuando. En contraste, las baterías VRLA retienen los gases generados dentro de la batería siempre que la presión permanezca dentro de niveles seguros. En condiciones normales de funcionamiento, los gases pueden recombinarse dentro de la batería, a veces con la ayuda de un catalizador, y no se necesita electrolito adicional [4] La química básica de la recombinación de gases en baterías de plomo-ácido. Sin embargo, si la presión excede los límites de seguridad, las válvulas de seguridad se abren para permitir que escape el exceso de gases y, al hacerlo, regule la presión a niveles seguros (por lo tanto, "regulada por válvula" en "VRLA").

En las baterías de plomo-ácido inundadas, el electrolito líquido es peligroso durante el envío y las hace inadecuadas para muchas aplicaciones portátiles.