与该电势对应的电场称为氧化还原电场。氧化还原电势是利用自然电场法勘探硫化金属矿、磁铁矿或石墨等电子导电矿体的理论依据。一般在这些矿体的上方，可观测到100～1000毫伏的负电势异常。

美国科学家M.佐藤（Motoaki Saito，1931～2012）与H.M.穆尼（Harold M.Mooney，1922～1986）于1960年给出了氧化还原电势的产生机理。当电子导体和溶液接触时，由于热运动，导体的金属离子或自由电子可能有足够大的能量克服晶格间结合力越出导体而进入溶液中，并在分界面附近形成双电层，此双电层的电势差称为电子导体在该溶液中的电极电势。电子导体与均匀溶液产生的均匀双电层不会产生外电场；而不均匀溶液引起的双电层不均匀分布会导致极化，并在导体内、外产生电场。

赋存于地下的电子导电矿体被潜水面截过时，潜水面以上的氧化带由于靠近地表，加上地表水的淋滤渗透而富含氧，使其溶液氧化性较强；相反，潜水面以下含氧较少，使其溶液还原性较强。潜水面上、下水溶液性质的差异通过大气降水的循环长期保持，大气中不断向地下补充的氧气提供了氧化还原电场的能源。

在上述特定自然条件下，电子导电矿体上部电极电势较高，下部电极电势较低；由此形成的电流在导体内部自上而下，而在导体外部自下而上。从地面看，自然电流由周围流向导体，因此离导体越近，电势越低，并在导体正上方形成自然电势负中心。

氧化还原电势示意图