固体高分子型燃料电池的基本结构是单体电池。单体电池由两部分组成，一是复合装置（MEA：Membrane and Electrode Assembly），具体由燃料电极板和空气电极板将两面承载有铂类触媒的电解质薄膜夹在中间构成；二是形成反应气体供应槽的分离器以及密封上述部分的密封剂。单体电池重叠起来，形成燃料电池（电池堆）。从外部向该电池堆内供应氢和氧，通过水的电解反应和逆反应生成电流，然后输出到外部回路。
| 燃料极 | H2 → 2H＋＋2e- |
| 空气极 | 1/2O2＋2H＋＋2e- → H2O |
| 整体反应 | H2＋1/2O2 → H2O |
一般情况下一个电池可获得0.7V左右的直流电压。目前大量开发的是环境负荷非常小用于汽车的数kW～200kW的电池堆。
