将使用对氢离子有响应的特殊玻璃膜制作的电极浸入被测液体后，玻璃膜表面会产生与氢离子活度对应的电动势。产生的电动势理论上是不能单独提取出来的，需要在基准电极之间连接电压计，并作为与基准电极之间的电位差显示在电压计上。反映氢离子活度的指标称为“pH”，pH和氢离子活性〔Ｈ＋〕存在pH=-log〔Ｈ＋〕的关系。

在测量pH时，如果使用预先知道pH值的pH标准溶液校正pH计，则可以直接从与该pH值对应的电动势中得到pH值。

这里我们将对pH响应的具有特殊玻璃膜的电极称为玻璃电极，将基准电极称为参比电极，参比电极的内部具有高浓度的氯化钾液体，在顶端具有液接部。

液接部是与被测液体接触的部分，通常使用多孔陶瓷制作。参比电极通过液接部与被测液体接触，但始终会产生恒定的电动势，并根据该电动势计算出与玻璃电极的电势差。

pH测量的理论公式可以在理论上表示为以下公式。

其59.16(25℃)称为理论斜率，这是pH值每变化1 pH时的电势差，但是从上述的公式中可知该斜率是温度的函数，因此会随着温度的变化而变化。 pH计的设计使得可以通过一种称为温度补偿的方法来校正随温度变化的斜率，以确保正确测量pH值。