Waterstofbindingen ontstaan ​​wanneer een waterstofatoom gebonden is aan een zeer elektronegatief atoom, zoals fluor, zuurstof of stikstof. Het elektronegatieve atoom trekt elektronen weg van het waterstofatoom, waardoor een gedeeltelijke positieve lading op het waterstofatoom ontstaat. Deze gedeeltelijke positieve lading kan vervolgens interageren met een gedeeltelijke negatieve lading op een ander elektronegatief atoom, waardoor een waterstofbrug ontstaat.

Waterstofbruggen zijn verantwoordelijk voor de hoge kookpunten van water en andere polaire moleculen. Ze spelen ook een belangrijke rol in de structuur en functie van eiwitten en DNA.