充電時，Na+從正極脫出，經電解液穿過隔膜嵌入負極，使正極處于高電勢的貧鈉態，負極處于低電勢的富鈉態。放電過程與之相反。保持電荷的平衡，充放電過程中有相同數量的電子經外電路傳遞，與Na+一起在正負極間遷移，使正負極分別發生氧化和還原反應。鈉離子電池的脫嵌式工作原理與鋰離子電池相似，為鈉離子電池產業化打下堅實基礎。
從構成來看，鈉離子電池與鋰電池有所不同。正極、負極材料、電解液是影響鈉離子電池性能的最重要因素。正極材料：鈉離子電池主要是層狀過渡金屬氧化物、普魯士藍類化合物、聚陰離子化合物。負極材料：鈉離子電池主要是無定形碳基材料（硬碳、軟碳類）。電解液：鈉離子電池常用六氟磷酸鈉。隔膜：鈉離子電池和鋰電池一致，均為PP/PE。集流體：鈉離子電池正負極集流體均為鋁箔；鋰電池正極為鋁箔，負極為銅箔。
和鋰資源相比，鈉資源分布更為均勻。據 USGS數據，截至2021年，全球鋰資源量達到8900萬噸，74%集中于玻利維亞、阿根廷、智利、美國、澳洲。南美鋰三角合計占比高達56%，中國鋰資源總量全球位列第六，占比約6%。而鈉資源全球各地都有，分布均勻。
