Los electrolizadores pueden funcionar de manera diferente, sobre todo debido al distinto tipo de material de los electrolitos y a las especies iónicas que conduce. Los principales, considerando tanto su nivel de desarrollo como su disponibilidad comercial, corresponden a los electrolizadores PEM (por su sigla en inglés Proton Exchange Membrane), alcalinos y de óxido sólido.
En un electrolizador PEM, el electrolito es un material plástico sólido especial, en donde el agua reacciona en el ánodo para formar oxígeno e iones de hidrógeno con carga positiva. En el caso de los electrolizadores alcalinos, estos operan mediante el transporte de iones de hidróxido (OH–) a través del electrolito desde el cátodo hasta el ánodo, formándose así el hidrógeno en el lado del cátodo.