Katijoninės aktyviosios paviršiaus medžiagos iš esmės yra muilai arba plovikliai, kurių hidrofiliniame arba vandenį mėgstančiame gale yra teigiamai įkrautas jonas arba katijonas. Tipiški pavyzdžiai yra trimetilalkilamonio chloridai ir benzalkonio bei alkilpiridinio jonų chloridai arba bromidai. Visi yra kvatų pavyzdžiai, taip pavadinti, nes visuose juose yra ketvirtinis amonio jonas.
Visi muilai arba paviršinio aktyvumo medžiagos, trumpai vadinamos paviršiaus aktyviosiomis medžiagomis, veikia tuo pačiu pagrindiniu principu, pagrįstu tuo, kad dauguma gamtoje esančių medžiagų yra arba hidrofilinės, arba mėgstančios vandenį, arba lipofilinės, arba riebalus. Hidrofilinės medžiagos lengvai tirpsta vandenyje, o lipofilinės – angliavandeniliuose – organiniuose junginiuose, kuriuose yra daug anglies ir vandenilio.
Įprastas šių muilų ar ploviklių darbas yra padaryti lipofilines medžiagas, tokias kaip aliejus, riebalus ir riebalus, ištirpinti vandenyje, kad jas būtų galima nuplauti. Kadangi vanduo lengvai tirpdo jonines medžiagas arba medžiagas, kuriose yra vienas ar daugiau įkrautų atomų, o angliavandeniliai tirpdo aliejus, riebalus ir riebalus, ploviklio molekulė turi angliavandenilio galą ir joninį galą. Muilo molekulės angliavandenilio galas ištirpsta riebalų arba aliejaus dalelėje, todėl joninis galas patenka į vandenį.
Kai pakankamai muilo molekulių savo angliavandenilių galus įterpia į dalelę, aplinkinės vandens molekulės pritraukia joninius paviršinio aktyvumo medžiagos galus. Tada dalelė emulsuojasi arba suspenduojama vandenyje. Šioje formoje jį galima nuplauti.
Hidrofilinė paviršiaus aktyviosios medžiagos dalis gali būti viena iš keturių tipų. Jis gali būti nejoninis, bet vis tiek labai tirpus vandenyje; cviterioninis, tai reiškia, kad jame yra ir teigiamų, ir neigiamų krūvių; anijoniniai arba neigiamai įkrauti; arba katijoninis, kuris yra teigiamai įkrautas. Joninės dalies krūvis labai paveikia paviršiaus aktyviosios medžiagos savybes.
Muilai, griežtai apibrėžti, visada yra anijoniniai, todėl įkrautas galas turi neigiamą krūvį. Jie labai gerai emulsuoja riebius nešvarumus ir išlaiko juos vandenyje, be to, pasižymi geromis putojimo savybėmis. Tačiau jie gali reaguoti su kietame vandenyje esančiais metalų jonais, tokiais kaip kalcio ir magnio, sudarydami netirpias muilo nuosėdas.
Beveik visos katijoninės aktyviosios paviršiaus medžiagos yra žmogaus sukurtos, o jų joninė dalis yra teigiamai įkrauta. Jie taip pat yra geri emulsikliai ir nesudaro netirpių nuosėdų su teigiamai įkrautais kieto vandens jonais. Šios paviršinio aktyvumo medžiagos taip pat buvo geri baktericidai, o kai kurios naudojamos kaip vietiniai antiseptikai. Dėl baktericidinių savybių jie ypač naudingi vonios ir rankų dezinfekavimo priemonėse.
Be to, katijonines aktyviąsias paviršiaus medžiagas traukia neigiamo krūvio vietos, kurios natūraliai atsiranda ant daugumos audinių. Jie gali prisirišti prie šių vietų ir suteikti audiniui minkštą, prabangų pojūtį. Dėl šios priežasties jie dažnai naudojami kaip audinių minkštikliai.