Den kemiska reaktionen mellan HCl och metylorange kan representeras enligt följande:
$$HCl + H_2O \högerpil H_3O^+ + Cl^-$$
$$H_3O^+ + Metyl\ orange \högerpil H_2O + Metyl\ orange^+$$
I denna reaktion reagerar H3O+-jonerna från HCl med metylorangemolekylerna för att bilda vatten och metylorange+-joner. Metylorange+-jonerna är gula, varför lösningen gulnar när HCl tillsätts.