Ūdeņraža saite veidojas, kad vienas molekulas pozitīvo galu piesaista otras negatīvais. Koncepcija ir līdzīga magnētiskajai pievilcībai, kur piesaista pretējie stabi. Ūdeņradim ir viens protons un viens elektrons. Tas padara ūdeņradi par elektriski pozitīvu atomu, jo tam ir elektronu deficīts. Tas cenšas pievienot vēl vienu elektronu savai enerģijas čaulai, lai to stabilizētu.
Divi termini ir svarīgi, lai saprastu, kā veidojas ūdeņraža saite: elektronegativitāte un dipols. Elektronegativitāte ir atoma tieksmes mērs piesaistīt sev elektronus, veidojot saiti. Dipols ir pozitīvu un negatīvu lādiņu atdalīšana molekulā. Dipola un dipola mijiedarbība ir pievilcīgs spēks starp vienas polārās molekulas pozitīvo galu un citas polārās molekulas negatīvo galu.
Ūdeņradi visbiežāk piesaista vairāk elektronegatīvu elementu nekā pats par sevi, piemēram, fluors, ogleklis, slāpeklis vai skābeklis. Dipols molekulā veidojas, kad ūdeņradis saglabā lādiņa pozitīvāko galu, kamēr tas ir elektrons tiek ievilkts elektronegatīvā elementa virzienā, kur negatīvais lādiņš būs lielāks koncentrēts.
Ūdeņraža saites ir vājākas nekā kovalentās vai jonu saites, jo tās bioloģiskos apstākļos viegli veidojas un saplīst. Molekulas, kurām ir nepolāras kovalentās saites, neveido ūdeņraža saites. Bet jebkurš savienojums, kuram ir polāras kovalentās saites, var veidot ūdeņraža saiti.
Ūdeņraža saišu veidošanās ir svarīga bioloģiskajās sistēmās, jo saites stabilizējas un nosaka lielu makromolekulu, piemēram, nukleīnskābju un olbaltumvielu, struktūru un formu. Šāda veida saistīšanās notiek bioloģiskajās struktūrās, piemēram, DNS un RNS. Šī saite ūdenī ir ļoti svarīga, jo tas ir spēks, kas pastāv starp ūdens molekulām, lai tās noturētu kopā.
Gan kā šķidrs, gan kā ciets ledus ūdeņraža saites veidošanās starp ūdens molekulām nodrošina pievilcīgu spēku, lai kopā noturētu molekulmasu. Starpmolekulārā ūdeņraža saite ir atbildīga par augstu ūdens viršanas temperatūru, jo tā palielina enerģijas daudzumu, kas nepieciešams saišu pārraušanai, pirms vārīšanās var sākties. Ūdeņraža savienošana liek ūdens molekulām sasalstot veidot kristālus. Tā kā ūdens molekulu pozitīvajiem un negatīvajiem galiem ir jāorientējas masīvā, kas ļauj pozitīvajiem galiem piesaistīt negatīvie molekulu gali, ledus kristāla režģis vai karkass nav tik cieši savīti kā šķidrā forma un ļauj ledum peldēt iekšā ūdens.
Olbaltumvielu 3D struktūra ir ļoti svarīga bioloģiskajās reakcijās, piemēram, tajās, kurās iesaistīti fermenti kur vienas vai vairāku olbaltumvielu formai ir jāiekļaujas fermentu atverēs līdzīgi kā slēdzenei mehānisms. Ūdeņraža savienojums ļauj šiem proteīniem pēc vajadzības saliekties, salocīties un iekļauties dažādās formās, kas nosaka olbaltumvielu bioloģisko aktivitāti. Tas ir ļoti svarīgi DNS, jo ūdeņraža saišu veidošanās ļauj molekulai uzņemties dubultās spirāles veidošanos.