Elektrolyse bezeichnet die erzwungene, durch elektrischen Strom angetriebene Umsetzung von Stoffen in einem ionenleitenden Medium (Elektrolyt). Im Gegensatz zu galvanischen Zellen wird eine thermodynamisch nicht begünstigte chemische Reaktion durch Anlegen einer äußeren Spannung erzwungen. Zentral sind dabei die Elektrodenreaktionen: Oxidation an der Anode und Reduktion an der Kathode.

In der Werkstofftechnik ist Elektrolyse sowohl Analyse- als auch Prozesswerkzeug. Technisch bedeutend ist die elektrolytische Gewinnung und Raffination von Metallen (z. B. Al, Cu, Zn), bei der Metallionen im Elektrolyten reduziert und als metallische Phase abgeschieden werden. Die Mikrostruktur und Reinheit der abgeschiedenen Schichten hängen stark von Stromdichte, Temperatur, Elektrolytkomposition und Zusätzen (Additiven) ab.

Ferner ist Elektrolyse Grundlage elektrochemischer Beschichtungsverfahren (Galvanik, elektrolytische Abscheidung funktionaler Schichten). Über gezielte Steuerung der Prozessparameter lassen sich Haftfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Härte und tribologische Eigenschaften der Schichten einstellen.

Im Bereich der Korrosion spielt Elektrolyse eine doppelte Rolle: Einerseits beschreibt sie die Elementarprozesse elektrochemischer Korrosion in wässrigen Medien, andererseits wird sie bewusst zur kathodischen Schutzstromüberlagerung genutzt. In der Energietechnik ist die Wasser-Elektrolyse für die Wasserstofferzeugung und damit für stoffliche Energiespeicher relevant, wobei die Werkstoffauswahl der Elektroden (z. B. Ni-, Pt-basierte Legierungen, Oxidkatalysatoren) und deren Stabilität unter hohen Überspannungen und aggressiven Medien im Mittelpunkt steht.