La reazione chimica tra HCl e metilarancio può essere rappresentata come segue:
$$HCl + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-$$
$$H_3O^+ + Metile\ arancio \rightarrow H_2O + Metile\ arancio^+$$
In questa reazione, gli ioni H3O+ dell'HCl reagiscono con le molecole di metilarancio per formare acqua e ioni metilarancio+. Gli ioni metilarancio+ sono gialli, motivo per cui la soluzione diventa gialla quando viene aggiunto HCl.