リチウムイオンはリチウム原子がイオン（原子が電気を帯びた状態）になったものです。リチウムイオンは液体や固体の中を移動しやすい性質を持っており、リチウムが非常に小さくて軽い物質であるため、リチウムイオンを使用することにより電池自体を小型・軽量化できるメリットがあります。
リチウムイオン電池は、そのリチウムイオンが電池の内部で正極と負極の間を行ったり来たりして充電と放電を行います。正極にはあらかじめリチウムを含ませた金属化合物を使用し、負極にはそのリチウムを貯めておけるカーボンを使用します。正極と負極の間は、イオンによって電気を通す物質（電解質）で満たされており、正極と負極が接してショートしないよう、中央に絶縁させるためのセパレーターがあります。
充電は、外部電源を繋ぐことにより、正極からリチウムイオンと電子が放出。リチウムイオンは電解質を通り、電子は回路を通って負極に移動して、負極にリチウムイオンとして蓄積されて充電されます。また放電は、充電されたリチウムイオン電池を外部回路につなぐと、負極で酸化反応が起こり、酸化反応によって生じたリチウムイオンが電解質中を移動し正極に戻り、電子は外部回路を通って正極に戻ることによって電気が作られます。これが放電です。