Związki wodorowe tworzą się ze względu na przyciąganie pomiędzy nieznacznie dodatnim atomem wodoru jednej cząsteczki a nieznacznie ujemnym atomem innej cząsteczki. Różnice w elektroujemności między atomem wodoru a innym atomem lub atomami cząsteczka prowadzi do tych częściowych dodatnich i częściowych ładunków ujemnych.
Wodór tworzy kowalencyjne wiązania z niemetalnymi atomami; oznacza to, że dwa atomy dzielą ze sobą elektrony. Wodór nie ma silnej przyciągania dla elektronów, więc jego elektroujemność jest dość niska. Niemetal ma zwykle większą atrakcyjność lub powinowactwo do elektronów; w związku z tym atom niemetaliowy jest bardziej elektroujemny niż atom wodoru. Współdzielone elektrony spędzają więcej czasu po stronie niemetalicznego atomu, a mniej czasu za pomocą wodoru. To nierównomierne dzielenie się elektronami prowadzi do częściowego ładunku dodatniego na części wodorowej cząsteczki i częściowego ładunku ujemnego na drugim atomie. Częściowy pozytywny region jednej cząsteczki przyciąga częściowy pozytywny obszar innej cząsteczki w obrębie związku i słabe wiązanie zwane formami wiązania wodorowego.
Wiązanie wodorowe przyczynia się do wielu fizycznych właściwości związków, takich jak wyższe temperatury wrzenia i większa lepkość. Chociaż stosunkowo słaba siła, która wynosi tylko około 5 procent siły wiązania kowalencyjnego, wiązania wodorowe stają się silne pod względem liczby. Wiązanie wodorowe utrzymuje ciecze w postaci ciekłej w szerszym zakresie temperatur niż oczekiwano, co oznacza, że ciecze zawierające wiązania wodorowe zamarzają w niższych temperaturach i wrzą do wyższych temperatur niż inne ciecze. Efekty wiązania wodorowego widoczne są w właściwościach wody, takich jak kohezja, która powoduje, że woda tworzy kule, przyczepność, gdzie woda zatrzymuje się na innych substancjach, takich jak gleba i napięcie powierzchniowe, które pozwala owadom chodzić po powierzchni wody.
