Waterstofbinding is belangrijk in veel chemische processen. Waterstofbinding is verantwoordelijk voor de unieke oplosmiddelen van water. Waterstofbindingen houden complementaire DNA-strengen bij elkaar en ze zijn verantwoordelijk voor het bepalen van de driedimensionale structuur van gevouwen eiwitten, inclusief enzymen en antilichamen.
Een voorbeeld: Water

Een eenvoudige manier om waterstofbindingen uit te leggen is met water. Het watermolecuul bestaat uit twee waterstofatomen covalent gebonden aan een zuurstof. Aangezien zuurstof meer elektronegatief is dan waterstof, trekt zuurstof de gedeelde elektronen dichter naar zich toe. Dit geeft het zuurstofatoom een iets meer negatieve lading dan een van de waterstofatomen. Deze onbalans wordt een dipool genoemd, waardoor het watermolecuul een positieve en negatieve kant heeft, bijna als een kleine magneet. Watermoleculen worden uitgelijnd, zodat de waterstof op een molecuul de zuurstof op een ander molecuul onder ogen zal zien. Dit geeft water een grotere viscositeit en maakt het ook mogelijk dat water andere moleculen oplost die een licht positieve of negatieve lading hebben.
Eiwitvouwen

De eiwitstructuur wordt gedeeltelijk bepaald door waterstofbinding. Waterstofbindingen kunnen optreden tussen een waterstof op een amine en een elektronegatief element, zoals zuurstof op een ander residu. Terwijl een eiwit op zijn plaats vouwt, "ritst" een reeks waterstofbruggen het molecuul samen, en houdt het in een specifieke driedimensionale vorm die het eiwit zijn specifieke functie geeft.
DNA

Waterstofbindingen vullen elkaar aan strengen van DNA samen. Nucleotiden paren precies op basis van de positie van beschikbare waterstofbindingsdonoren (beschikbare, enigszins positieve waterstoffen) en waterstofbindingsacceptoren (elektronegatieve zuurstofstoffen). Het nucleotide thymine heeft één donor en één acceptorplaats die perfect past bij de complementaire acceptor en donorplaats van de nucleotide-adenine. Cytosine combineert perfect met guanine via drie waterstofbindingen.
Antilichamen

Antilichamen zijn gevouwen eiwitstructuren die zich precies richten op en passen bij een specifiek antigeen. Zodra het antilichaam is geproduceerd en zijn driedimensionale vorm heeft bereikt (geholpen door waterstofbinding), zal het antilichaam zich conformeren als een sleutel in een slot aan zijn specifieke antigeen. Het antilichaam zal zich op het antigeen vastzetten door een reeks interacties waaronder waterstofbruggen. Het menselijk lichaam heeft het vermogen om meer dan tien miljard verschillende soorten antilichamen te produceren in een immuniteitsreactie.
Chelatie

Hoewel individuele waterstofbruggen niet erg sterk zijn, is een reeks waterstofbruggen zeer veilig. Wanneer een molecuul waterstof door twee of meer plaatsen met een ander molecuul bindt, wordt een ringstructuur, bekend als een chelaat, gevormd. Cheleringsverbindingen zijn nuttig voor het verwijderen of mobiliseren van moleculen en atomen zoals metalen.