La détermination de cet indice consiste à faire réagir un échantillon d’eau, dans des conditions définies (notamment de température et de durée), avec un oxydant puissant : le permanganate de potassium KMNO₄.

Le dosage repose sur trois étapes successives :

1. oxydation de la matière organique par un excès de permanganate de potassium (coloration rose), en milieu alcalin, à ébullition, pendant 10 min.
   MnO₄^- est réduit en MnO₂ en milieu basique
   
2. ajout d'un excès de sel de Mohr (en milieu acide) afin de réduire l’excès de permanganate n’ayant pas réagi avec la matière organique (décoloration).
   MnO₄^- + 5 Fe²⁺ + 8 H⁺ → 5 Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4 H₂O
   
3. titrage en retour de l'excès de sel de Mohr (en milieu acide) par le permanganate de potassium (réapparition de la coloration rose, due à l’excès de MnO₄^- à l’équivalence).
   MnO₄^- + 5 Fe²⁺ + 8 H⁺ → 5 Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4 H₂O