Waterstofbindingen vormen zich tussen een waterstofatoom dat covalent gebonden is aan een elektronegatief atoom zoals stikstof, zuurstof of fluor en een ander elektronegatief atoom met een eenzaam elektronenpaar zoals stikstof, zuurstof of fluor. In water kunnen de elektronegatieve zuurstofatomen van twee watermoleculen een waterstofbinding aangaan (de H van het ene watermolecuul en de O van het andere). Dit leidt tot een driedimensionaal netwerk van watermoleculen die het zijn unieke eigenschappen geven, zoals een hoge oppervlaktespanning en een hoge soortelijke warmtecapaciteit.