Wenn man Zink in Kupfer-Sulfat auflöst, erhält man Kupfer und Zink-Sulfat:
Das heißt das unedlere Zink gibt seine Elektronen an das edlere Kupfer ab. Man kann diese Redox-Reaktion (Reduktion-Oxidations) entsprechend aufteilen:
Die Idee des Daniell-Elements ist es beide Prozesse räumlich zu trennen und mit der Elektronen-Abgabe gezielt Strom zu erzeugen.
In der linken Halb-Zelle (der Anode) befindet sich ein Zink-Stab in Zink-Sulfat. Das Zink-Sulfat ist in Wasser gelöst (aq), das heißt die positiven Zink-Ionen und die negativen Sulfat-Ionen bewegen sich frei im Wasser. Aus dem Zink lösen sich nun Zink-Ionen und Elektronen werden frei gesetzt. An der nun negativ geladenen Anode bildet sich eine Grenzschicht von Elektronen und Zink-Ionen.
 |  |
In der rechten Halb-Zelle (der Kathode) befindet sich Kupfer in Kupfer-Sulfat. Auch hier lösen sich einige Kupfer-Ionen aus dem Kupfer-Stab. Jedoch wesentlich langsamer als dies beim Zink der Fall ist. Verbindet man nun beide Halb-Zellen mit einem elektrischen Leiter so können wie bei der eingangs beschriebenen Reaktion die aus dem Zink gelösten Elektronen zur Kathode wandern, da die positiven Kupfer-Ionen stärker an den Elektronen zerren als die ebenfalls positiven Zink-Ionen. In der Kathode verbinden sich die Elektronen mit den Kupfer-Ionen zu reinem/soliden Kupfer (s).
Theoretisch würde sich nun ein neues Gleichgewicht einstellen. Irgendwann sind links so viele Zink-Ionen frei gesetzt, dass sie gleichermaßen stark an den Elektronen zerren wie die Kupfer-Ionen rechts. Dadurch dass sich nun festes Kupfer in der Kathode bildet, erhöht sich die Konzentration der negativen Sulfat-Ionen. Durch ein semi-permeables Diaphragma diffundieren diese nun jedoch von der rechten Halbzelle zur linken und neutralisieren dort einige Zink-Ionen, so dass das Kupfer weiter neue Elektronen durch den elektrischen Leiter zieht.
Somit ist der elektrische Stromkreislauf geschlossen. Chemische Energie wird in elektrische umgewandelt. Zink wird verbraucht und Kupfer erzeugt.