又稱膜電槽電解法，是利用陽離子交換膜將單元電解槽分隔為陽極室和陰極室，使電解產品分開的方法。離子膜電解法是在離子交換樹脂(見離子交換劑)的基礎上發展起來的一項新技術。利用離子交換膜對陰陽離子具有選擇透過的特性，容許帶一種電荷的離子通過而限制相反電荷的離子通過，以達到濃縮、脫鹽、凈化、提純以及電化合成的目的。

這項技術已經用于氯堿的生產,海水和苦咸水的淡化，工業用水和超純水的制備,酶、維生素與氨基酸等藥品的精制，電鍍廢液的回收，放射性廢水的處理等方面，其中應用最廣泛、成效最顯著的是氯堿工業。在氯堿工業中，利用陽離子交換膜電解槽電解食鹽或氯化鉀水溶液來制造氯氣、氫氣和高純度的燒堿(氫氧化鈉)或氫氧化鉀。1975年日本旭化成工業公司制成全氟羧酸型離子交換膜，首先實現離子膜電解法制燒堿，同年日本實現工業化生產。

80年代初，先進的離子膜可在 4000A/m的電流密度下運轉,電流效率為95%~96%;可以直接生產濃度為35%的氫氧化鈉，離子膜的使用壽命約為2年。由于離子膜法具有較多的優點,今后新建的氯堿生產裝置一般將采用離子膜法。現有的水銀法或隔膜法氯堿廠也會有一部分在技術改造時轉換為離子膜法。