Ioniseringsprocessen kan forekomme, når kaliumatomer udsættes for energi, såsom varme eller elektricitet. Når kaliumatomer opvarmes, bliver elektronerne i deres yderste energiniveau ophidsede og kan let fjernes fra atomet. På samme måde, når kaliumatomer udsættes for en elektrisk strøm, kan elektronerne i deres yderste energiniveau trækkes væk fra atomet af kraften fra det elektriske felt.
Når først kaliumatomer har mistet en elektron, bliver de til kaliumioner. Disse ioner tiltrækkes derefter af negativt ladede ioner, såsom chloridioner, og danner ioniske forbindelser. I tilfælde af kaliumchlorid er kaliumionerne og chloridionerne arrangeret i en regelmæssig gitterstruktur, hvor hver kaliumion er omgivet af seks chloridioner og hver chloridion omgivet af seks kaliumioner.
Ionisering af kalium er en vigtig proces i mange biologiske systemer. For eksempel bruger kalium-natrium-pumpen i cellemembraner energien fra ATP til at pumpe kaliumioner ind i cellerne og natriumioner ud af cellerne. Denne proces hjælper med at opretholde den rette balance mellem ioner i og uden for celler, hvilket er afgørende for mange cellulære funktioner.