El electrolito usado en estas celdas es un óxido metálico no poroso que sea buen conductor iónico, normalmente óxido de zirconio estabilizado con óxido de ytrio. Estas celdas operan entre 900- 1000°C, temperatura a la que tiene lugar la conducción iónica de iones oxígeno. Normalmente, el ánodo es una mezcla de cerámico y metal, Ni-ZrO2, y el cátodo, una manganita de lantano dopada con estroncio o selenio. Debido a su alta temperatura de trabajo, al igual que ocurre en las MCFC, pueden utilizar el calor residual que generan en el proceso de reformado del combustible. La posibilidad de trabajar a mayor densidad de corriente y sin problemas de corrosión, frente a las MCFC, las convierten en una alternativa interesante y como la más prometedora en pilas de combustible de alta temperatura.

El reto actual está en disminuir la temperatura de operación en el rango 600-800ºC (IT-SOFC, «Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cell») focalizándose la investigación en disminuir el espesor de la capa de electrolito y en la búsqueda de nuevos materiales, basados en óxidos lantánidos o con estructura perovskita, que presenten alta conductividad iónica a baja temperatura.