当铅蓄电池接上充电器时，外电路便有充电电流通过。充电过程中两极发生的电化学反应为：

从电极反应和电池反应可以看出，铅蓄电池的充电反应恰好是其放电反应的逆反应，即充电后极板上的活性物质和电解液的密度都恢复到原来的状态。所以，在充电过程中，电解液的密度会逐渐升高。对富液式铅蓄电池来说，可以通过电解液密度的大小来判断电池的荷电程度，也可以用其密度值作为充电终了的标志，例如启动用铅蓄电池充电终了的密度dl行1.28~1.30kg/L，固定用防酸隔爆式铅蓄电池充电终了的密度a₁₅=1.20~1.22kg/L。

充电后期分解水的反应铅蓄电池在充电过程中还伴随有电解水反应，其化学反应式在铅蓄电池充电初期是很微弱的，但当单体电池的端电压达到2.3V/只时，水的电解开始逐渐成为主要反应。这是因为端电压达2.3V/只时，正负极板上的活性物质己大部分恢复，硫酸铅的量逐渐减少，使充电电流用于活性物质恢复的部分越来越少，而用于电解水的部分越来越多。对于富液式铅蓄电池来说，此时可观察到有大量气泡逸出，并且冒气越来越激烈，因此可用充电末期电池冒气的程度作为充电终了的标志之一。但对于阀控式密封铅蓄电池来说，因其是密封结构，充电后期为恒压充电（恒定电压在2.3V/只左右），弃电电流很小，而且正极析出的氧气能在负极被吸收，所以不能观察到冒气现象。