Vodíková väzba sa vytvorí, keď je pozitívny koniec jednej molekuly priťahovaný k negatívnemu koncu druhej. Koncept je podobný magnetickej príťažlivosti, kde priťahujú opačné póly. Vodík má jeden protón a jeden elektrón. Toto robí z vodíka elektricky pozitívny atóm, pretože má nedostatok elektrónov. Snaží sa pridať do svojej energetickej škrupiny ďalší elektrón, aby ho stabilizoval.
Pre pochopenie toho, ako vzniká vodíková väzba, sú dôležité dva pojmy: elektronegativita a dipól. Elektronegativita je miera tendencie atómu priťahovať elektróny k sebe a vytvárať tak väzbu. Dipól je oddelenie pozitívnych a negatívnych nábojov v molekule. Interakcia dipól-dipól je príťažlivá sila medzi pozitívnym koncom jednej polárnej molekuly a negatívnym koncom inej polárnej molekuly.
Vodík je najčastejšie priťahovaný k viac elektronegatívnym prvkom ako je sám, ako je fluór, uhlík, dusík alebo kyslík. Dipól sa tvorí v molekule, keď si vodík zachováva pozitívnejší koniec náboja, kým je elektrón je priťahovaný smerom k elektronegatívnemu prvku, kde bude záporný náboj viac koncentrovaný.
Vodíkové väzby sú slabšie ako kovalentné alebo iónové väzby, pretože sa za biologických podmienok ľahko tvoria a lámu. Molekuly, ktoré majú nepolárne kovalentné väzby, netvoria vodíkové väzby. Ale akákoľvek zlúčenina, ktorá má polárne kovalentné väzby, môže vytvárať vodíkovú väzbu.
Tvorba vodíkových väzieb je dôležitá v biologických systémoch, pretože väzby sa stabilizujú a určujú štruktúru a tvar veľkých makromolekúl, ako sú nukleové kyseliny a proteíny. Tento typ väzby sa vyskytuje v biologických štruktúrach, ako sú DNA a RNA. Táto väzba je vo vode veľmi dôležitá, pretože to je sila, ktorá existuje medzi molekulami vody, aby ich držala pohromade.
Ako kvapalina, tak aj ako tuhý ľad vytvára vodíková väzba medzi molekulami vody príťažlivú silu na udržanie molekulovej hmotnosti pohromade. Medzimolekulárna vodíková väzba je zodpovedná za vysoký bod varu vody, pretože zvyšuje množstvo energie potrebnej na prerušenie väzieb pred začiatkom varu. Vodíková väzba núti molekuly vody po zmrazení vytvárať kryštály. Pretože kladné a záporné konce molekúl vody sa musia orientovať v rade, ktoré umožňuje pozitívnym koncom priťahovať záporné konce molekúl, mriežka alebo kostra ľadového kryštálu nie sú tak pevne spojené ako kvapalná forma a umožňujú ľadu plávať dovnútra voda.
3-D štruktúra bielkovín je veľmi dôležitá pri biologických reakciách, ako sú napríklad reakcie zahŕňajúce enzýmy kde tvar jedného alebo viacerých proteínov musí zapadať do otvorov v enzýmoch, podobne ako zámok a kľúč mechanizmus. Vodíková väzba umožňuje, aby sa tieto proteíny ohýbali, skladali a podľa potreby prispôsobovali rôznym tvarom, čo určuje biologickú aktivitu proteínu. To je v DNA veľmi dôležité, pretože tvorba vodíkových väzieb umožňuje molekule predpokladať svoju tvorbu dvojitej špirály.