Mint általában a kémiában, vizes oldatokban is dinamikus egyensúlyi rendszerekről beszélünk. Híg vizes oldatokban mindig lejátszódik az eddig megismert leggyorsabb kémiai reakció, melynek során a víz felbomlik hidrogén- és hidroxid-ionokra (tudományos kifejezéssel autoprotolízis). Tiszta vízben a 2 ion mennyisége azonos, és igen kis érték, 10-7 mol/dm3. Ha a vízben egyéb anyagok is vannak, amelyek reakcióba lépnem akár a vízzel, akár valamelyik ionnal, ez a koncentráció megváltozik. Bár maga a koncentráció nagyon kicsi, a jelentősége annál nagyobb: jól tükrözi a vizes oldatban levő egyensúlyi viszonyokat, az ionok arányát.

Mivel a koncentráció több nagyságrendet változhat, ezért az abszolút koncentráció helyett a nagyságrendet jellemző logaritmikus skálát használjuk. A pH híg vizes oldatok esetén az egyensúlyi hidrogénion-koncentráció tizes alapú logaritmusának ellentettje. Bonyolultnak hangzik, de az egyszerűsítés miatt lett bevezetve. A 7-es pH-t semlegesnek, a 7 alattit savasnak, a 7 fölöttit lúgosnak nevezzük. Minél inkább eltér a 7-től, annál erősebben savas vagy lúgos az oldat.

A pH mérésére indikátorokat, vagy elektrokémiai elven alapuló pH-mérő elektródokat használunk. Az indikátorok színe eltér savas és lúgos közegben, pontosabban az átcsapási pH-tartomány alatt és fölött. A két elterjedt használati formája a csepegtetős és a bemártós módszer. Csepegtetős esetben előírt mennyiségű vízhez kell néhány csepp indikátoroldatot adni, és egy színskáláról leolvasni az oldat pH-ját. ez általában olcsó módszer, viszont csak átlátszó, tiszta oldatok esetén használható. A bemártós módszernél az indikátor fel van itatva papírra, amit az oldatba mártva, szintén egy színskála alapján tudjuk leolvasni a pH-t. Ezek a pH-értékek csak tájékoztató jellegűek, de a legtöbb esetben ez is elég.

Pontosabb méréshez pH-mérő elektródákat használunk. A legelterjedtebb módszer a kombinált üvegelektródás mérés. A mérés azon alapszik, hogy egy vékony üveghártya belsejében levő oldat elektródpotenciálja függ a hártyán kívül levő oldat hidrogénion-koncentrációjától. Azért csak attól, mivel ezen ion (látszólagos) diffúziós sebessége nagyságrendekkel nagyobb, mint bármely más ioné (prototróp vezetés). A belső oldat potenciálját egy ugyan azon csőben elhelyezett, jól ismert potenciálú elektródhoz, mint referenciához viszonyítva a mért feszültségből kiszámítható a pH. Ezt a számítást, kalibrálás után, a pH-mérő műszer végzi. A kombinált üvegelektród előnye, hogy viszonylag olcsó, amíg az üveghártya tiszta és ép, addig gyors, pontos. Hátránya, hogy a vékony üveghártya érzékeny mechanikailag, mindig nedvesen kell tartani, és óvni kell a szennyezésektől.

Terjedőben vannak a félvezetőn alapuló pH-mérő elektródok. Ezek kevésbé érzékenyek, szárazon is tarthatók, hasonló pontosságúak, viszont az áruk jelenleg még magasabb, mint az üvegelektródoké.

A természetes vizek mindig tartalmaznak oldott anyagokat, gázokat, ionos én nemionos anyagokat. Ezek mennyisége nagyban befolyásolja a víz felhasználhatóságát.
A híg vizes oldatok sótartalma arányban áll azok elektromos vezetőképességével (electrical conductivity, EC). Bizonyos megkötések mellett mondhatjuk, hogy minél több az oldott só, vagy ionos vegyület a vízben, annál nagyobb a vezetőképessége. A vezetőképesség függ még a hőmérséklettől is, minél magasabb a hőmérséklet, az ionok annál könnyebben mozdulnak el, tehát annál nagyobb a vezetőképesség. Az általánosan használt vizek vezetőképességét mS/cm-ben (millisiemens/centiméter) adjuk meg. Különösen Amerikában az EC helyett az összes oldott sótartalmat (total dissolved salt, TDS) használják. Ennek mértékegysége a ppm, ami gyakorlatban milligramm oldott só/liter víz. Az alapján, hogy milyen sóra vagy sókeverékre állítják be a mérést, többféle átszámítási skála létezik ppm és mS/cm között, viszont azok egyértelműen megfeleltethetők egymásnak. A mérőműszerek kijelzése átkapcsolható a 2 érték között.

Mindkét skála esetén a mérés elve azonos: ismert felületű és távolságú elektródokat lógatunk a mérendő oldatba, néhány kHz-es váltóáramot kapcsolunk rá és megmérjük a 2 felület közötti ellenállást. Az ellenállás reciproka a vezetés. A legtöbb vezetőképességmérő cella beépítve tartalmaz egy hőmérőt is, ami alapján a hőmérsékletkompenzációt a mérőműszer el is végzi (automatic temperature correction, ATC). Mivel a mérőcella pontos geometriája gyártás során nehezen mérhető, illetve használat során idővel változhat (masszív lerakódás, korrózió, kopás), ezért kalibrálni szokták ismert vezetőképességű oldatokkal. Ezt a gyártás során általában el is végzik. Ha nincs szükség nagy pontosságú mérésre, ez a kalibrálás el is maradhat, de akkor kis fenntartással, tájékoztató jellegűnek kell venni az eredményt.

A mérőcella a legtöbb esetben üveg, vagy műanyag házba rögzített grafit, rozsdamentes acél, vagy platina elektródból áll. Mivel nincs belső elektrolit, ezért szárazon tartható, mechanikailag ellenállóbb, mint a pH-mérő. A mérőcellán a folyadék szabad áramlása biztosított, tisztítására van lehetőség. A több nagyságrendet átfogó mérőfejekben több elektródpár lehet a pontosabb mérés érdekében.