這是一個電化學原電池，負電位較大的犧牲陽極被陽極極化，受到加速腐蝕。陽極溶解反應產生的金屬離子進入介質環境，釋放的電子通過電纜傳輸到被保護的金屬表面。對于電位相對正的金屬，同時發生陰極極化，使金屬電位向負方向移動到一定的保護電位，抑制被保護金屬表面的陽極過程，防止金屬被腐蝕。同時，被保護金屬表面的陰極過程被加速。加速的陰極還原反應消耗犧牲陽極溶解傳輸的電子，實現了陽極過程和陰極過程的電荷平衡，使陰極保護過程繼續進行。

鎂的特點是密度低，化學活性高；電極電位很負；低極化率；驅動電位大，對鐵的驅動電位可達0.6V以上；理論電容很大。鎂陽極表面很難形成屏蔽保護膜。而鎂合金系列犧牲陽極，電流效率很低，一般只有50%左右。在鎂表面，容易形成強腐蝕的原電池，導致較高的自溶率。此外，這種材料在碰撞時容易產生火花，這也限制了其在安全性能要求較高的區域，如油輪、易燃易爆敏感區域等特定場所的應用。鋅是常見的重金屬，原子序數30，相對原子量65.37，密度7.14g/cm，化合價2，熔點420℃。

鋅的標準電極電位為-0.76V(SHE)，高純鋅在海水中的穩定電位為-0.82V(SHE)。這是一種比較活潑的金屬，與鋼和常用的金屬結構材料相比，帶負電荷。鋅陽極不適用于高阻土壤或淡水，但通常用于海水、某些化學介質和低阻土壤或灘涂。而鋅及鋅合金陽極理論發電量較小，但其電流效率as 犧牲陽極很高，在海水中達到95%，在土壤中達到65%以上。鋁也是典型的輕金屬，原子序數13，相對原子質量26.98，密度2.7g/cm，熔點660℃。鋁的標準電極電位為-1.66V(SHE)，在海水中的穩定電位約為-0.53 (She)。鋁的理論容量為2970A h/kg，是鋅的3.6倍，鎂的1.35倍。