離子選擇性電極是電位與給定溶液中離子活度的對數呈線性關系的電化學式敏感元件，是一類利用膜電位測定溶液中離子活度或濃度的電化學傳感器屬于膜電極，其核心部件是電極尖端的感應膜。離子選擇性電極法是電位分析的分支，一般用于直接電位法，也可用于電位滴定。其特點是：可測定溶液中特定離子的濃度；應用范圍廣；不受試劑顏色、濁度等的影響。
離子選擇性電極的測量過程：
離子選擇性電極內含有已知離子濃度的電極液，通過離子選擇性電極膜與樣本中相應離子相互滲透，從而在膜的兩邊產生膜電位，樣本中離子濃度不用，產生的電位信號的大小也不同，通過測量電位信號大小就可以測知樣本中離子的濃度。
電極內液與樣本之間的離子濃度差使電極膜產生電化學電位，這個電位可由電極取出，輸往放大器的輸入端，放大器的另一個輸入端與參比電極連接并接地，電極電壓可進一步放大。形成電壓差，決定著被測樣本的離子濃度。
電極溶液中被測離子接觸電極時，在離子選擇電極膜基質的含水層內發生離子遷移。遷移離子的電荷改變存在著電勢，因而使膜面間的電位發生變化；在測量電極與參比電極間產生一個電位差。理想的離子選擇性電極對溶液中所要測定的離子產生的電位差，應符合能斯特（Nernst）方程：
E=E0+ log10a(x)
E：測得的電位
E0：標準電極電位（常數）
R：氣體常數
T：絕對溫度
Z：離子價
F：法拉第常數
a(x)：離子的活度
可見測得的電極電位和“X”離子的活度的對數成比例，當活度系數保持恒定時，電極電位與離子濃度（C）的對數也成比例，以此來求出溶液中離子的活度或濃度。
