Reakcje chemiczne podczas których pierwiastki zmieniają stopień utlenienia nazywamy reakcjami utleniania-redukcji lub reakcjami redox.
W procesach chemicznych reakcje utleniania i redukcji zachodzą w tym samym czasie i w tym samym miejscu np. reakcja utlenienia żelaza (Fe) w kontakcie z tlenem z powietrza. Błyszcząca, wypolerowana płytka żelaza w kontakcie z powietrzem z czasem matowieje na skutek zachodzących na jej powierzchni reakcji redox. Żelazo ulega utlenieniu i tworzy się tlenek żelaza(II), który następnie w wyniku dalszego utleniania żelaza przechodzi w tlenek żelaza(III). Natomiast tlen \( \ce{O_{2}} \) ulega redukcji. Stopień utlenienia żelaza wzrasta ze stopnia 0 do \( \ce{Fe^{+2}} \) a następnie do \( \ce{Fe^{+3}} \), czyli żelazo ulega utlenieniu, natomiast stopień utlenienia tlenu maleje ze stopnia 0 do stopni \( \ce{O^{-2}} \)a więc tlen ulega redukcji.
\( \ce{Fe + \frac{1}{2}O_{2}= FeO} \)
W procesach elektrochemicznych reakcje utlenienia i redukcji zachodzą na różnych elektrodach (w różnych miejscach). Są to reakcje redox zachodzące w ogniwach i elektrolizerach. W ogniwach elektrochemicznych, na katodzie zachodzą reakcje redukcji, natomiast na anodzie zachodzą reakcje anodowego utleniania. Rys. 1 przedstawia schemat ogniwa elektrochemicznego, w którym katodą jest elektroda miedziana natomiast anodą jest elektroda żelazna. Obie te elektrody są zanurzone w roztworze kwasu siarkowego(VI).

W ogniwie tym zachodzą następujące reakcje: na anodzie zachodzi reakcja utleniania żelaza (reakcja ( 1 ) ), a na katodzie reakcja redukcji jonów wodorowych (reakcja ( 2 ) ).

W procesie elektrochemicznym reakcje utleniania i redukcji zachodzą w różnych miejscach (na różnych elektrodach).
Jak pokazano na Rys. 1 podczas utleniania elektroda ulega roztwarzaniu, jony metalu przechodzą do roztworu, a uwolnione elektrony przemieszczają się do drugiej elektrody (katody), gdzie są złużywane w procesie redukcji. W ogniwach na katodzie zachodzą reakcje redukcji, a na anodzie reakcje utleniania. Najczęściej spotykane reakcje zachodzące na katodach są to reakcje redukcji tlenu i wodoru, a także reakcje redukcji jonów metali. Reakcje redukcji tlenu i wodoru nazywane są reakcjami depolaryzacji tlenowej (reakcja ( 5 ) ) i wodorowej (reakcja ( 2 ) ). Poniżj podane są przykładowe reakcje katodowej redukcji ( ( 3 ) - ( 6 ) ):

Rekacja reukcji jonów metalu (reakcja ( 3 ) ) jest wykorzystywana do otrzymywania podczas elektroosadzania metalicznych powłok. Reakcja ( 6 ), reakcja redukcji czasteczek wody zachodzi na katodzie w elektrolitach obojętnych lub zasadowych.
Reakcje anodowe są to reakcje utleniania metalu, jonów metali lub jonów niemetali. Równania ( 7 )-( 9 ) podają przykładowe reakcje anodowego utleniania.

Anodowa reakcja utleniania cząsteczek wody (reakcja ( 8 ) ) zachodzi w elektrolitach kwasowych i obojętnych.