離子交換是一種可逆的化學反應，其中從溶液中除去溶解的離子并用相同或類似電荷的其他離子替換。 IX樹脂本身不是化學反應物，而是促進離子交換反應的物理介質。樹脂本身由形成烴網絡的有機聚合物組成。整個聚合物基質是離子交換位點，其中帶正電離子（陽離子）或帶負電離子（陰離子）的所謂“官能團”固定在聚合物網絡上。這些官能團容易吸引相反電荷的離子。

IX樹脂的幾何形狀，尺寸和結構可以在不同類型之間變化。大多數IX交換系統使用由微小的多孔微珠組成的樹脂床，盡管一些系統（例如用于電滲析的系統）使用片狀網狀樹脂。 IX樹脂珠通常是小的和球形的。根據應用和系統設計，樹脂珠粒可具有均勻的粒度或高斯尺寸分布。大多數應用使用具有半透明外觀的凝膠樹脂珠，并提供高容量和化學效率。大孔樹脂由于其不透明的白色或黃色外觀而可識別，通常保留用于苛刻的條件，因為它們具有相對較高的穩定性和耐化學性。IX樹脂基質通過在稱為聚合的過程中使烴鏈彼此交聯而形成。 交聯使樹脂聚合物具有更強，更有彈性的結構和更大的容量。雖然大多數IX樹脂的化學組成是聚苯乙烯，但某些類型是由丙烯酸（丙烯腈或丙烯酸甲酯）制造的。 然后樹脂聚合物經歷一種或多種化學處理以將官能團結合到位于整個基質中的離子交換位點。 這些官能團賦予IX樹脂其分離能力，并且從一種樹脂到下一種樹脂會有很大差異。 最常見的成分包括：要完全了解IX樹脂的工作原理，首先要了解離子交換反應的原理非常重要。簡而言之，離子交換是帶電粒子或離子的可逆交換與相同電荷的交換。當存在于不溶性IX樹脂基質上的離子有效地與周圍溶液中存在的類似電荷的離子交換位置時，會發生這種情況.