Vees on kaks erinevat keemilist sidet. Kovalentsed sidemed hapniku ja vesiniku aatomite vahel tulenevad elektronide jagamisest. See hoiab veemolekule ennast koos. Vesinikside on keemiline side veemolekulide vahel, mis hoiab molekulide massi koos. Langeva vee tilk on veemolekulide rühm, mida hoiavad koos molekulide vahelised vesiniksidemed.
Vesiniksidemed on suhteliselt nõrgad, kuid kuna neid leidub vees nii palju, määravad nad suures osas selle keemilised omadused. Need sidemed on peamiselt elektrilised atraktsioonid positiivselt laetud vesiniku aatomite ja negatiivselt laetud hapniku aatomite vahel. Vedelas vees on veemolekulidel piisavalt energiat, mis hoiab neid pidevalt vibreerimas ja liikumas. Vesiniksidemed pidevalt moodustuvad ja purunevad, et alles siis taas tekkida. Kui ahju veepann kuumutatakse, liiguvad veemolekulid kiiremini, kui nad neelavad rohkem soojusenergiat. Mida kuumem on vedelik, seda rohkem molekulid liiguvad. Kui molekulid neelavad piisavalt energiat, purunevad pinnal olevad auru gaasilisse faasi. Veeaurudes vesiniksidet ei toimu. Pingestatud molekulid hõljuvad iseseisvalt ringi, kuid jahtudes kaotavad nad energia. Kondenseerumisel tõmbuvad veemolekulid üksteise külge ja vedelas faasis moodustuvad taas vesiniksidemed.
Jää on täpselt määratletud struktuur, erinevalt vedelas faasis olevast veest. Iga molekuli ümbritseb neli veemolekuli, mis moodustavad vesiniksidemed. Kuna polaarsed veemolekulid moodustavad jääkristalle, peavad nad orienteeruma massiivis nagu kolmemõõtmeline võre. Energiat on vähem ja seetõttu vähem vibratsiooni või ringi liikumise vabadust. Kui nad on ennast sättinud nii, et nende atraktiivsed ja tõrjuvad laengud oleksid tasakaalus, tekivad vesiniksidemed sel viisil, kuni jää neelab soojust ja sulab. Jääs olevad veemolekulid ei ole nii tihedalt kokku pandud kui vedelas vees. Kuna nad on selles tahkes faasis vähem tihedad, hõljub jää vees.
Vee molekulides meelitab hapnikuaatom negatiivselt laetud elektrone tugevamalt kui vesinik. See annab veele laengu asümmeetrilise jaotuse, nii et see on polaarne molekul. Veemolekulidel on nii positiivse kui ka negatiivse laenguga otsad. See polaarsus võimaldab vees lahustada paljusid aineid, millel on ka polaarsus või laengu ebaühtlane jaotumine. Ioonse või polaarse ühendi kokkupuutel veega ümbritsevad veemolekulid seda. Kuna veemolekulid on väikesed, võivad paljud neist ümbritseda ühte soluudi molekuli ja moodustada vesiniksidemeid. Atraktiivsuse tõttu võivad veemolekulid lahustatud molekule lahku tõmmata, nii et soluut lahustub vees. Vesi on universaalne lahusti, kuna see lahustab rohkem aineid kui mis tahes muu vedelik. See on väga oluline bioloogiline omadus.
Vee vesiniksidemete võrgustik annab sellele tugeva sidususe ja pindpinevuse. See on ilmne, kui vesi lastakse vahapaberile. Veepiisad moodustavad helmeid, kuna vaha ei lahustu. See vesiniksideme abil loodud atraktsioon hoiab vett vedelas faasis laias temperatuurivahemikus. Vesiniksidemete purustamiseks vajalik energia põhjustab vee kõrge aurustumissoojuse, nii et vedeliku muundamiseks selle gaasiliseks faasiks, veeauruks, kulub palju energiat. Seetõttu on higi aurustamine - mida paljud imetajad kasutavad jahutussüsteemina - tõhus, kuna a Vee vaheliste vesiniksidemete purustamiseks tuleb looma kehast eraldada suur kogus soojust molekulid.
Vesi on mitmekülgne molekul. See võib vesiniksidemeid siduda enda ja ka kõigi teiste molekulidega, mille külge on kinnitatud OH- või NH2-radikaalid. See on oluline paljude biokeemiliste reaktsioonide korral. Selle omadused on muutnud selle planeedi eluks soodsad tingimused. Veetemperatuuri ühe kraadi tõstmiseks on vaja suurt kogust soojust. See võimaldab ookeanidel salvestada tohutul hulgal soojust ja muudab maa kliimat mõõdukamaks. Külmumisel paisub vesi, mis on hõlbustanud geoloogiliste struktuuride ilmastikutingimusi ja erosiooni. Asjaolu, et jää on vähem tihe kui vedel vesi, võimaldab jääl tiikidel hõljuda. Vee ülemine tase võib külmuda ja kaitsta paljusid eluvorme, mis suudavad talve sügavamal vees üle elada.