铁碳微电解技术主要利用了铁的还原性、铁的电化学性、铁离子的絮凝吸附三者共同作用来净化废水。
铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁屑和活性炭或者焦炭，当材料浸没在工业废水(例如焦化废水、电镀废水)中时，发生内部和外部两方面的电解反应。一方面铸铁中含有微量的碳化铁，碳化铁和纯铁存在明显的氧化还原电势差，这样在铸铁屑内部就形成了许多细微的原电池，纯铁作为原电池的阳极，碳化铁作为原电池的阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应，使铁变为二价铁离子进入溶液。此外，铸铁屑和其周围的炭粉又形成了较大的原电池，因此在利用微电解进行废水处理的过程实际上是内部和外部双重电解的过程，或者称之为存在微观和宏观的原电池反应。另外，为了增加电位差，促进铁离子的释放,也可在铁碳微电解填料中加入一定比例催化剂。
发生电化学反应过程如下：
阳极(Fe):Fe-2e→Fe2+E(Fe/Fe2+)=0.44V
阴极(C):2H++2e→H2E(H+/H2)=0.00V
反应中，产生了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用。
若有曝气，还会发生下面的反应：
O2+4H++4e→2H2OE(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e→4OH-E(O2/OH-)=0.41V
Fe2++O2+4H+→2H2O+Fe3+
反应中生成的OH-是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂,可以有效地吸附、凝聚水中的悬浮物及重金属离子,且吸附性能远远高于一般的Fe(OH)3，从而增强对废水的净化效果。