鉛酸蓄電池放電的總反應式為

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

鉛酸蓄電池充電的總反應式為

2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

鉛酸蓄電池的正負極的反應時分開的，但同時進行，在接通外電路放電時，負極上的鉛（Pb）失去電子氧化成二價鉛（Pb2+），反應式為

Pb+H2SO4—2e-=PbSO4+2H+

正極在放電時，四價鉛（Pb4+）得到電子，還原成二價鉛（Pb2+），反應式為

PbO2+H2SO4+2H++2e-=PbSO4+2H2O

正負極上的鉛離子是微量的，它與硫酸根離子形成硫酸鉛（PbSO4）。隨著反應的進行，電解液中的硫酸與正極極板中的Pb2+不斷形成PbSO4，結晶在極板上，電解液中的硫酸濃度逐漸降低。

鉛酸蓄電池在連接上直流電源充電時，負極上的硫酸鉛中的二價鉛被還原成鉛（Pb），硫酸析出，進入電解液，該反應是負極放電反應式

Pb+H2SO4—2e-=PbSO4+2H+的逆反應。

正極上硫酸鉛中的二價鉛（Pb2+），氧化成四價鉛（Pb4+），形成二氧化鉛（PbO2），硫酸析出，進入電解液，該反應是正極放電反應式

PbO2+H2SO4+2H++2e-=PbSO4+2H2O的逆反應。隨著反應的進行，電解液中硫酸的濃度逐漸增高。