使用者在測pH時，并不是直接在測氫離子（H+）的濃度，而是在測氫離子活動程度的負對數值。這就可以測出溶液內氫離子的有效濃度。
這樣，pH 7就等于10-7M（摩爾）時的氫離子活動程度。由于在水溶液中水游離入氫離子（H+）和氫氧根離子（OH-）內，因此按以下平衡反應對pH進行描述。
大多數pH讀數范圍是0到14。氫離子活動程度比水大的溶液（pH<7）是酸性的；比水小的（pH>7）是堿性的。
使用電極測pH時是通過測電位實現的。就是說，測量是以電信號為依據的。pH電極在接觸溶液時，其玻璃膜上會形成一隨pH變化而變化的電勢，且該電勢需另一個恒定的電勢來進行比較。參比電極就是用來提供這一恒定電勢的，它不會因溶液中pH值的濃度而變化。
任何溶液的pH都受溫度的影響，電極的輸出電壓和pH的變化成線性關系。溶液的溫度決定這一線性反應的斜率。25°C時，一個pH單位對應于59.16mV，這是所有校正都要參考使用的標準電壓和溫度。一支pH電極由兩部分組成；指示電極和參比電極。如今，在多數應用場合下這兩部分都做入同一支復合電極殼體內。