Zersetzung (griech.: lyse) eines Elektrolyten in zwei (lat.: dia) Teile unter Wirkung des elektrischen Stroms (elektro) mit Hilfe von Ionenaustauschermembranstapeln. Anionenaustauschermembranen lassen nur Anionen passieren. Kationenaustauschermembranen lassen nur Kationen passieren.
Die Ionen streben beim Anlegen einer Spannung im Stapel in entgegengesetzte Richtungen. Treffen sie auf eine geeignete Membran, können sie den Raum verlassen. Das Nachbarfeld, in das sie gelangen, ist dann jeweils durch die undurchlässige Membran abgeschlossen, so dass in diesen Feldern eine Aufkonzentration der Ionen bzw. des Elektrolyten stattfindet. Elektrisch neutrale Teilchen werden im elektrischen Feld nicht beschleunigt. Sie verbleiben in dem Raum, in dem sie sich befinden.
Als prozessintegriertes Umweltschutzverfahren wird die Elektrodialyse bei der Aufkonzentration von Elektrolyten oder zur Reinigung der Lösungen organischer Stoffe (z. B. Zucker) von Ionen (z. B. Salz) eingesetzt.