Bleiakkus bestehen aus mehreren Einzelzellen, die in Reihe geschaltet sind. Jede Einzelzelle besteht aus einer positiven Elektrode aus Bleidioxid und einer negativen Elektrode aus porösem Blei. Als Elektrolyt dient bei dem Blei-Säure-Akku die Schwefelsäure. Daher wird für den Akku ein säurebeständiges Gehäuse benötigt. Je nach Bleiakku liegt der Elektrolyt als Lösung oder als Gel vor. Als letzte Komponente für den Akku wird ein Separator zwischen den Elektroden gebraucht, damit es zu keinen Kurzschlüssen kommt. Diese besteht aus mikroporösem Kunststoff (z.B. PVC).
Der Entladeprozess des Akkus basiert auf eine spontanen Redoxreaktion, bei dem die chemische Energie, die im Blei, Bleidioxid, sowie der Schwefelsäure gespeichert ist, in elektrische Energie umgewandelt wird. Somit handelt es sich bei dem Bleiakku um ein galvanisches Element. Während des Entladens wird die negative Elektrode, die Anode, des Akkus oxidiert, wobei zwei Elektronen pro Bleiatom über den externen Stromleiter zur positiven Elektrode, der Kathode, des Akkus wandern und diese reduzieren.
Bleiakkus sind bekannt für ihre lange Lebensdauer. So kann ein als Speicherbatterie benutzter Bleiakku je nach Qualität und Nutzung zwischen 5 und 15 Jahren halten. Sie sind meist günstig in ihrer Anschaffung. Dabei sind sie äußerst widerstandsfähig, zuverlässig und benötigen keinen großen Wartungsaufwand. Diese Eigenschaften verleihen dem Bleiakku ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.
Ein Schwachpunkt der Bleiakkus hingegen ist die Empfindlichkeit gegenüber Tiefenentladung, die einen Akku unbrauchbar machen könnte. Deshalb sollte er immer zu mindestens 20 Prozent geladen sein. Mittlerweile gibt es einige Modelle mit Tiefenentladungsschutz.
Wenn der Akku vollgeladen ist und die Elektrodenmaterialien wieder hergestellt sind, übersteigt die Zellspannung durch weiteres Aufladen die Gasungsspannung, wodurch die Überladungsreaktion beginnt. Dabei wird im Akku an der negativen Elektrode Wasserstoff und an der positiven Elektrode Sauerstoff gebildet. Dieser Prozess nennt sich Gasung. Da es sich bei dem Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch um Knallgas handelt, kann es durch z.B. Funken zu einer Explosion kommen. Da auch beim sachgemäßen Laden kleinere Gasmengen entstehen, muss der Bleiakku in Räumen mit guter Belüftung untergebracht werden, um Explosionen zu vermeiden
Bleiakkus können auch in einer verschlossenen Bauform hergestellt werden, die lageunabhängig betrieben werden können. Die Säure wird dabei in Glasfasermatten (engl.: AGM, absorbing glass mat) oder als Gel in Kieselsäure gebunden. Ihr Vorteil besteht darin, dass beim vorschriftsmäßigen Laden in den Zellen nur wenig Knallgas entsteht und das Nachfüllen von destilliertem Wasser entfällt. Sollte durch Laden mit zu hoher Spannung zu schnell zu viel Gas entwickelt werden, öffnen sich Überdruckventile, bevor das Gehäuse platzt.
