pH को एक जलीय सॉल्यूशन में हाइड्रोजन आयन की गतिविधि के दशमलव लघुगणक के घटाव के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसकी लघुगणकीय प्रकृति की विशेषता के कारण, pH, एक आयामरहित क्वांटिटी है।

जहां "a" , हाइड्रोजन आयनों की (आयामरहित) गतिविधि है। इस परिभाषा का कारण यह है कि "a" , किसी एकल आयन का एक गुण है जिसे केवल एक आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड की सहायता से प्रयोगात्मक रूप से मापा जा सकता है जो नेर्न्स्ट समीकरण के अनुसार हाइड्रोजन आयन की गतिविधि के साथ प्रतिक्रिया करता है। pH को साधारणतः एक संयुक्त ग्लास इलेक्ट्रोड की सहायता से मापा जाता है जो हाइड्रोजन के आयन की गतिविधि के प्रति संवेदनशील एक इलेक्ट्रोड और एक कैलोमेल इलेक्ट्रोड या एक सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड जैसे किसी रिफरेंस इलेक्ट्रोड के बीच के पोटेंशियल अंतर या इलेक्ट्रोमोटिव बल, "E", को मापता है। संयुक्त ग्लास इलेक्ट्रोड आदर्शतः नेर्न्स्ट समीकरण का अनुसरण करता है: 

जहां "E", एक मापा गया पोटेंशियल है और "E" , मानक इलेक्ट्रोड पोटेंशियल अर्थात मानक अवस्था का इलेक्ट्रोड पोटेंशियल है जिसमें गतिविधि भी एक है। "R", गैस स्थिरांक है; "T", केल्विन तापमान है; "F", फैराडे स्थिरांक है और "n", हस्तांतरित इलेक्ट्रॉन्स की संख्या का एक उदाहरण है। इलेक्ट्रोड पोटेंशियल, "E", हाइड्रोजन आयन की गतिविधि के लघुगणक का समानुपाती होता है। 

यह परिभाषा अपने आप में पूरी तरह से अव्यावहारिक है क्योंकि हाइड्रोजन आयन की गतिविधि, सांद्रता और गतिविधि गुणांक का गुणनफल होता है। हाइड्रोजन आयन के एकल-आयन की गतिविधि का गुणांक, एक ऐसी क्वांटिटी है जिसे प्रयोगात्मक रूप से नहीं मापा जा सकता है। इस कठिनाई से छुटकारा पाने के लिए, इलेक्ट्रोड को ज्ञात गतिविधि के सॉल्यूशन के संबंध में अंशाकित कर दिया जाता है। 

pH की संक्रियात्मक परिभाषा को आधिकारिक रूप में इंटरनैशनल स्टैंडर्ड (अंतर्राष्ट्रीय मानक) ISO 31-8 ने निम्न रूप में परिभाषित किया है: सॉल्यूशन X के लिए, गैल्वानिक सेल के इलेक्ट्रोमोटिव बल, "E" को मापा जाता है 

और तब एक गैल्वानिक सेल के इलेक्ट्रोमोटिव बल, "E" को भी मापा जाता है जो ज्ञात मानक pH के सॉल्यूशन S के द्वारा अज्ञात pH के सॉल्यूशन X, pH(X) की प्रतिस्थापना द्वारा उपर्युक्त से भिन्न होता है। तब X, का pH होता है 

सॉल्यूशन X के pH और मानक सॉल्यूशन के pH के बीच का अंतर केवल दो मापे गए पोटेंशियल के बीच के अंतर पर निर्भर करता है। इस प्रकार, pH को एक पोटेंशियल से प्राप्त किया जाता है जिसे एक इलेक्ट्रोड के साथ मापा जाता है जो एक या एक से अधिक pH मानकों के विपरीत अंशाकित होता है; एक pH मीटर सेटिंग को इस प्रकार से समायोजित किया जाता है कि मानक के सॉल्यूशन की मीटर का पठन, pH(S) मान के बराबर होता है। मानक सॉल्यूशन S के एक रेंज के pH(S) मानों को, आगे की विस्तृत जानकारी के साथ, IUPAC की अनुशंसा में दर्शाया गया है। मानक सॉल्यूशन को प्रायः मानक बफर (अंतर्रोधी) सॉल्यूशन के रूप में वर्णित किया जाता है। व्यवहार में, वास्तविक इलेक्ट्रोड में नेर्न्स्ट के नियम की आदर्शता से छोटे-छोटे विचलन के लिए अनुमति देने के लिए दो या दो से अधिक मानक बफर का प्रयोग करना बेहतर होता है। 
ध्यान दें कि चूंकि तापमान, परिभाषित करने वाले समीकरणों में पाया जाता है, इसलिए सॉल्यूशन का pH, तापमान-आधारित होता है। 

बहुत कम pH मानों, जैसे कुछ बहुत अम्लीय खदान के जलों के मापन के लिए विशेष प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। ऐसे मामलों में इलेक्ट्रोड का अंशांकन, सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड मानक सॉल्यूशन के साथ किया जा सकता है जिसके pH मानों की गणना, गतिविधि गुणांकों की गणना करने के लिए पिट्ज़र मापदंडों का प्रयोग करके की जा सकती है।

pH, एक अम्लता के फंक्शन (फलन या प्रकार्य) का उदाहरण है। हाइड्रोजन आयन की सांद्रता को अजलीय सॉल्वेंट्स में मापा जा सकता है लेकिन इसके फलस्वरूप एक भिन्न अम्लता के फंक्शन की प्राप्ति होती है क्योंकि अजलीय सॉल्वेंट की मानक स्थिति, जल के मानक स्थिति से भिन्न होती है।सुपरएसिड्स, अजलीय अम्लों का एक वर्ग है जिसके लिए हैमेट अम्लता के फंक्शन, "H" को विकसित किया गया है। 

लिविंग सिस्टम्स
pH
अनुप्रयोग
वीक और स्ट्रोंग एसिड के लिए pH की गणना