Cytrynowa bateria jest przykładem ogniwa galwanicznego, w którym prąd elektryczny powstaje w wyniku reakcji elektrochemicznych. Każde ogniwo składa się z dwóch półogniw. Półogniwo to elektroda metaliczna zanurzona do odpowiedniego roztworu. Na elektrodach tych przebiegają reakcje utleniania (na anodzie, czyli elektrodzie ujemnej) oraz redukcji (na katodzie, czyli elektrodzie dodatniej). Półogniwa połączone są ze sobą za pomocą przewodnika prądu elektrycznego, co umożliwia przepływ elektronów z elektrody ujemnej na elektrodę dodatnią. W naszym przypadku elektrolitem jest wodny roztwór różnych kwasów znajdujących się w każdym warzywie lub owocu. Na płytce cynkowej zachodzi utlenianie, a więc cynk jest anodą:

Zn_(s) --> Zn²⁺ + 2e

Jony cynkowe wędrują od powierzchni anody w głąb roztworu, a elektrony poruszają się w przewodniku od płytki cynkowej do miedzianej. Na płytce miedzianej zachodzi redukcja, a więc jest ona katodą. Elektrony, które docierają przez przewodnik gromadzą się na powierzchni katody, skąd są pobierane i zużywane w reakcji:

Cu²⁺ + 2e --> Cu_(s)

W ten sposób jony miedziowe są usuwane z roztworu, a na ich miejsce dyfundują nowe jony miedziowe. W ogniwie te samorzutnie przebiegające reakcje wytwarzają prąd elektryczny.