水素結合は、ある分子からの水素原子と、別の分子からの電気陰性原子(酸素、窒素、フッ素など)の間の魅力的な相互作用です。水の場合、電気陰性原子は酸素です。水中の酸素原子は部分的な負電荷を持ち、水素原子は部分的な正電荷を持っています。これにより、ある水分子の水素原子が別の水分子の酸素原子と水素結合を形成することができます。
水素結合自体と水素結合を形成する能力は、表面張力や高い比熱容量など、そのユニークな特性の多くを担当しています。水素結合により、水は多くの物質を溶解し、溶液を形成することもできます。