电化学法处理染料废水，主要是利用电解氧化、电解还原、电解絮凝或电解上浮等，在电极材料的作用下，产生羟基自由基等活性基团，来破坏染料分子的结构，从而实现脱色并降低废水中主要污染物的浓度。化学氧化分为直接电化学氧化法和间接电化学氧化法。直接电化学氧化法是通过阳极直接氧化，有机污染物在阳极表面被氧化，转化为毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至直接将有机物无机化，达到去除污染物的目的。间接电化学氧化法是利用电解过程中产生的强氧化物质，如羟基自由基等，氧化废水中的有机物，使污染物彻底降解。
电化学还原是通过阴极还原来处理污染物，分为阴极直接还原和阴极间接还原。有些金属离子的阴极还原，还可以回收有用金属物质，变废为宝。阴极间接还原是利用电解过程中产生的还原性物质，将污染物还原去除。