[Kurzwort aus Elektron und griech. lysis »(Auf-)Lösung«]: Eine mithilfe von elektrischem Strom hervorgerufene chemische Umwandlung eines Elektrolyten, bei der elektrische Energie direkt in chemische Energie umgewandelt wird. Der Vorgang ist somit die Umkehrung des in einem galvanischen Element ablaufenden Vorgangs.
Eine einfache Elektrolysezelle besteht aus Anode (positiver Pol) und Kathode (negativer Pol), die in einen Elektrolyten (wässrige Lösung oder Schmelze; Schmelzflusselektrolyse) eintauchen. Beim Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden wandern die positiv geladenen Ionen (Kationen) zur Kathode und die negativ geladenen Ionen (Anionen) zur Anode. Oberhalb einer bestimmten, für jeden Elektrolyten charakteristischen Spannung (Zersetzungsspannung) wird an der Anode eine Oxidation und an der Kathode eine Reduktion der Ionen erzwungen. Die dabei entstandenen Atome oder Moleküle werden an den Elektroden abgeschieden oder gehen Sekundärreaktionen mit dem Elektrodenmaterial ein.
Die Beziehung zwischen der Masse der umgesetzten Stoffe und dem Stromverbrauch beschreiben die Faradayschen Gesetze. Die Elektrolyse wird in der Technik vielfältig angewandt, z. B. beim Galvanisieren, bei der Herstellung sehr reiner Metalle und bei der Gewinnung von Fluor, Chlor (Chloralkalielektrolyse) sowie von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser.