形成宏观电池：在井筒的电解质溶液中，将电位较低的金属（如镁、锌、铝等）制成的阳极与油管原腐蚀电池形成一个新的宏观电池。在这个新电池中，阳极保护器合金作为阳极，而原抽油杆腐蚀电池和油管原腐蚀电池成为阴极。
阳极优先腐蚀：由于阳极材料的电位比油井套管低，在电解质环境中，阳极会优先发生氧化反应，即阳极材料失去电子变成离子进入溶液，从而自身不断被腐蚀消耗（欢迎免费注册，登陆中国沥青网（沥青在线）行业门户网址www.sinoasphalt.com，免费发布供求，免费发布产品，免费发布企业动态）。例如镁合金牺牲阳极，因其阳极活性高，会优先发生电化学腐蚀。
提供阴极电流：阳极不断向被保护的油管提供阴极电流，使油管表面获得电子。这样一来，油管的电位得以降低并处于阴极状态，其表面的腐蚀反应就会受到抑制，因为此时阴极反应主要是吸氧反应或析氢反应，而不是金属的溶解反应。
实现阴极极化：通过恒电位仪施加强制电流，为套管提供均匀、足量的阴极保护电流，使油井套管充分阴极极化。当套管的电位负移到其腐蚀电位以下时，金属的腐蚀速率会显著降低，从而避免或减轻油井套管的电化学腐蚀，达到保护套管的目的。
此外，在油井较密集的区域，平均每 2-4 口油井打一口阳极深井，作为阴极保护系统的阳极，可通过恒电位仪施加强制电流，为周围的套管提供保护。深井阳极位于地下水丰富的深层土壤中，能有效降低阳极体的接地电阻，使阳极体的有效辐射范围大大提高，让深埋在地底的套管都能得到很好的保护。
油井套管保护：防止油井套管在井下环境中遭受电化学腐蚀，延长套管的使用寿命，保障油井的正常运行。特别是在注水井和高含水油井中，能有效防护油管腐蚀。
密集油井区域：在油井较密集或相对集中的区域，通过设置阳极深井，为多口油井的套管提供阴极保护。
地下金属结构防护：除了油井套管，还可用于保护其他地下金属结构，如密集的地下管线、储罐、炼油厂、电厂、污水处理厂等设施中的金属部件，防止其受到土壤、水等介质的腐蚀。