Coulometrické metody analýzy jsou založeny na úplné elektrolýze analytu. Předpokládá se, že analyt je na pracovní elektrodě kvantitativně (100 %) zredukován či zoxidován nebo zcela zreagoval s činidlem vygenerovaným na elektrodě. Podle Faradayova zákona je látkové množství (resp. hmotnost m) analytu zreagovaného na elektrodě úměrná elektrickému náboji Q, tedy době elektrolýzy t a prošlému proudu I:

     (VI.1)

kde z je počet elektronů vyměněných při redoxní reakci analytu a F Faradayova konstanta (96485,34 C·mol^-1).

Je-li při elektrolýze udržován konstantní potenciál pracovní elektrody, proud s časem exponenciálně klesá:

   resp.         (VI.2)

spotřebovaný náboj je určen plochou pod I – t křivkou, tzn.

     (VI.3)

Integrací v mezích od 0 do ∞ se získá údaj teoretického množství náboje potřebného ke kvantitativnímu (100 %) průběhu reakce látky na elektrodě

           (VI.4)

kde k, resp. κ je koeficient přenosu hmoty, jeho rozměr je [s^–1].

Hodnoty I_o a k lze zjistit z logaritmického tvaru exponenciální rovnice (VI.2)

     (VI.5)

která v grafickém vyjádření představuje přímku s úsekem log I_o a směrnicí k.

Protože limitní proud je přímo úměrný koncentraci, lze odvodit analogický vztah pro okamžitou koncentraci analytu

     (VI.6)

Úpravou obou rovnic (VI.2) a (VI.6) se obdrží vztah

     (VI.7)

Za předpokladu známé hodnoty koeficientu k lze zjistit dobu potřebnou k poklesu původní koncentrace c_o na koncentraci c_t. V případě poklesu o jeden řád: t = 1/k. Obecně pokles o x řádů: t = x/k

Proudový výtěžek jedné reakce je dán poměrem mezi nábojem Q spotřebovaným na tuto reakci a celkovým nábojem Q_celk prošlým článkem:

     (VI.8)