Liksom alla batterier använder ett blybatteri en kemisk reaktion för att lagra och generera elektrisk energi. Blybatterier använder bly och blyoxid för katod- och anodkomponenterna i batteriet och svavelsyra för elektrolyten. Dessa batterier är enkla och billiga att tillverka, kan ge en hög toppurladdning och är uppladdningsbara. De rymmer dock inte lika mycket energi per viktenhet som mer moderna batterier. Denna typ av batteri används ofta för att driva de elektriska startmotorerna i motorfordon i andra applikationer där kostnaden är mer av en faktor än vikten.
Alla batterier använder en katod och en anod, gjorda av ämnen som skulle byta elektroner med varandra för att nå ett balanserat tillstånd om inte för närvaron av en elektrolytlösning som hämmar denna överföring av elektroner. När ström dras från ett batteri tillåts elektroner flöda mellan de två polerna, från anoden till katoden, och den hämmade kemiska reaktionen äger rum. Ingen elektrolyt kan perfekt isolera anoden och katoden, och därför tappar alla batterier laddningen långsamt med tiden. De flesta blyackumulatorer använder flera celler, så att samma kemiska reaktion äger rum i varje cell samtidigt, en process som ökar batteriets maximala urladdningspotential samtidigt som den minskar den totala energi som det kan lagra.
I ett blybatteri interagerar både anoden och katoden också kemiskt med elektrolytlösningen. I ett laddat batteri består anoden av bly och katoden av blyoxid. När batteriet laddas ur omvandlas båda elektroderna till blysulfat, eftersom elektrolytbadet blir mindre och mindre surt, tills det bara finns vatten kvar i lösningen. Denna process vänds när ett blybatteri laddas, och vid full laddning är elektrolytlösningen i ett blybatteri ett mycket surt bad av en tredjedel svavelsyra.
Denna typ av batteri är relativt lätt att tillverka, eftersom alla nödvändiga material är rikliga. På grund av det relativt låga förhållandet mellan effekt och vikt i ett blybatteri måste dock vissa kompromisser göras i deras design. Batterier konstruerade för att leverera mycket ström, som de som används för att starta motorfordon, måste tillverkas genom att kombinera många mindre battericeller med breda, tunna, ömtåliga elektroder. När ström behövs under en längre tid måste blybatterier innehålla färre men större och mer hållbara celler. Ett sådant blybatteri skulle vara ett dåligt val för startfordon men utmärkt för att tillhandahålla små mängder bärbar ström för datorbackupenheter eller för apparater som elektriska gräsklippare, som aldrig behöver resa långt från en strömkälla.