Катодную защиту трубопроводов осуществляют за счет образования на защищаемом металле отрицательного защитного потенциала по отношению к окружающей коррозионной среде. Трубопровод соединяют с отрицательным полюсом внешнего источника постоянного тока, так как он действует в качестве катода, а положительный полюс источника тока соединяют с анодным заземлением. Из-за действия разности потенциалов «труба-земля» ток из грунта втекает в трубопровод, защищая его от коррозии.
Обычно, катодную защиту используют совместно с наружным изоляционным покрытием, что уменьшает необходимый ток на несколько порядков.
Максимальное (по абсолютной величине) значение защитной разности потенциалов находится у точки дренажа, лежащей против анода.
По мере удаления от точки дренажа вдоль трубопровода значение наложенной разности потенциалов уменьшается.