19世纪末期，阿累尼乌斯阐述了酸碱电离学说，主张酸性物质能于水溶液内析出氢离子，碱性物质则能析出氢氧根离子。不过，此学说有所欠缺，主要适配于强电解质情形，对于弱电解质及无水介质中的酸碱互动现象难以说明。1923年，丹麦化学家布朗斯特与英国化学家劳里各自分离地倡导了酸碱质子学说。这一学说的出现，是对旧有酸碱离子学说的完善与推进，更深入地阐释了酸碱作用的核心，堪称酸碱理论演进过程中的关键节点。
质子理论指出，所有能够释放出氢离子的化学物质都属于酸性物质，而所有能够吸收氢离子的化学物质都属于碱性物质。由此可见，酸性物质和碱性物质的界定并不仅限于不带电的分子或离子型化合物，带电荷的离子同样可以被视为酸或碱。如果某种化学物质既具备释放氢离子的能力，又具备吸收氢离子的能力，那么这种物质就既是酸又是碱，被称作具有酸碱双重性质的物质。这个理论里的酸性物质，一般叫做质子酸，而其中的碱性物质，则称作质子碱。
酸（HA）和碱（A-）之间存在以下关系：
HA=H++A-
该式所含的酸碱组成共轭酸碱对，酸失去质子后生成的物质即为该酸的共轭碱，碱得到质子后生成的物质即为该碱的共轭酸。此式显示，酸与碱存在相互依存关系，阐明了酸碱间的内在关联和转变规律。某物质是酸还是碱，取决于其在酸碱反应中的具体功能。碳酸氢根离子和氢氧化钠作用时会释放出氢离子，在这个时候它充当酸的角色；碳酸氢根离子和盐酸作用时，会吸收氢离子，那么它就表现为碱的性质。从这里可以看出，酸和碱的界定并不是绝对的。
借助酸碱质子学说，能够说明酸碱作用的核心在于质子由酸向碱转移，这种解释不仅适用于水溶液环境下的化学变化，同样适用于气体状态下的相互作用。该理论还能帮助判断酸碱的强弱程度，在相同介质条件下，释放质子效率高的酸性物质属于强酸，而获取质子能力突出的碱性物质则构成强碱，相对而言就是弱酸和弱碱。在液态水中，酸碱分子的解离以及水解现象均可视为质子传递过程的表现形式。强酸溶解于水时会完全解离成氢离子和对应碱，弱酸则只能部分解离出氢离子及相应碱。碱类遇水会捕获氢离子转变成对应酸。盐在水中发生的水解作用，其实质也是离子型酸碱之间进行的氢离子交换过程。