Krystallinske membraner er laget av mono- eller polykrystallitter av en enkelt substans. De har god selektivitet, fordi bare ioner som kan introdusere seg i krystallstrukturen kan forstyrre elektroderesponsen. Dette er den største forskjellen mellom denne typen elektroder og glassmembranelektrodene. Mangelen på intern løsning reduserer de potensielle kryssene. Selektiviteten til krystallinske membraner kan være for både kation og anion av det membrandannende stoffet. Et eksempel er den fluorselektive elektroden basert på LaF-krystaller.