Khi hòa tan trong nước, NaOH phân ly thành các ion hiđrôxít và natri:

NaOH → Na + + OH − {\displaystyle {\mbox{NaOH}}\to {\mbox{Na}}^{+}+{\mbox{OH}}^{-}}

tương tự, axít clohiđríc (HCl) tạo ra các ion hiđrôni và clorua:

HCl → H + + Cl − {\displaystyle {\mbox{HCl}}\to {\mbox{H}}^{+}+{\mbox{Cl}}^{-}}

Khi hai dung dịch này được trộn với nhau, các ion H+ và OH− tổ hợp với nhau tạo ra các phân tử nước:

H + + OH − → H 2 O {\displaystyle {\mbox{H}}^{+}+{\mbox{OH}}^{-}\to {\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}}

Nếu các lượng bằng nhau của NaOH và HCl (đo theo mol, không phải tính theo gam) được hòa tan cùng nhau, bazơ và axít trung hòa nhau một cách chính xác, giải phóng ra NaCl (muối ăn) trong dung dịch.