Malgré son coût énergétique, l’électrolyse est largement utilisée dans l’industrie chimique, notamment pour préparer et purifier des métaux et non-métaux.
L’électrolyse d’une solution de sulfate de zinc est par exemple utilisée pour obtenir du zinc métallique relativement pur (à 99,5 %). La réaction d’électrode intéressante est la réduction cathodique, qui permet de produire du zinc métallique : Zn(aq) + 2 e¯ = Zn(s).

D’autres applications jouent également un rôle important dans l’industrie de l’électrolyse. Les procédés de fabrication d'aluminium Al, de dichlore Cl2, de dihydrogène H2 ou d’eau oxygénée H2O2 utilisent cette technologie. C'est également la cas pour le raffinage du cuivre métallique Cu.

Le cas particulier des accumulateurs, à la base du fonctionnement des piles rechargeables, est un exemple d'application dans la vie quotidienne.
Un accumulateur est un générateur électrochimique rechargeable. Il est en effet susceptible d’évoluer spontanément en fournissant de l’énergie au milieu extérieur et ainsi de jouer le rôle d’une pile (décharge). Il peut également être branché à un générateur qui impose un sens de courant inverse du précédent. Le système évolue alors dans le sens contraire de son sens d’évolution spontané et subit une électrolyse (charge).

L’électrolyse trouve aussi sa place dans d’autres domaines comme ceux de la protection contre la corrosion ou de la conservation d'anciens objets (en archéologie notamment).