Vodikova vez nastane, ko pozitivni konec ene molekule privlači negativni konec druge. Koncept je podoben magnetni privlačnosti, kjer se privlačijo nasprotni polovi. Vodik ima en proton in en elektron. Zaradi tega je vodik električno pozitiven atom, ker mu primanjkuje elektronov. Njeni energijski lupini želi dodati še en elektron, da jo stabilizira.
Za razumevanje nastanka vodikove vezi sta pomembna dva izraza: elektronegativnost in dipol. Elektronegativnost je merilo tendence atoma, da privabi elektrone k sebi, da tvorijo vez. Dipol je ločevanje pozitivnih in negativnih nabojev v molekuli. Interakcija dipol-dipol je privlačna sila med pozitivnim koncem ene polarne molekule in negativnim koncem druge polarne molekule.
Vodik najpogosteje privlačijo bolj elektronegativni elementi kot on sam, kot so fluor, ogljik, dušik ali kisik. Dipol se tvori v molekuli, ko vodik zadrži pozitivnejši konec naboja, medtem ko je njegov elektron se vleče proti elektronegativnemu elementu, kjer bo negativni naboj večji koncentrirano.
Vodikove vezi so šibkejše od kovalentnih ali ionskih vezi, ker se v bioloških pogojih zlahka tvorijo in lomijo. Molekule, ki imajo nepolarne kovalentne vezi, ne tvorijo vodikovih vezi. Toda katera koli spojina, ki ima polarne kovalentne vezi, lahko tvori vodikovo vez.
Tvorba vodikovih vezi je v bioloških sistemih pomembna, ker se vezi stabilizirajo in določajo strukturo in obliko velikih makromolekul, kot so nukleinske kisline in beljakovine. Ta vrsta vezi se pojavlja v bioloških strukturah, kot sta DNA in RNA. Ta vez je v vodi zelo pomembna, ker je to sila, ki obstaja med molekulami vode, da jih drži skupaj.
Oblikovanje vodikove vezi med molekulami vode tako kot tekočina kot kot trd led zagotavlja privlačno silo za zadrževanje molekulske mase. Medmolekularna vodikova vez je odgovorna za visoko vrelišče vode, ker poveča količino energije, ki je potrebna za prekinitev vezi, preden se vrenje začne. Vodikova vezava prisili molekule vode, da tvorijo kristale, ko ta zmrzne. Ker se morata pozitivni in negativni konec molekul vode usmeriti v niz, ki pozitivnim koncem omogoča, da privlačijo negativni konci molekul, mreža ali ogrodje ledenega kristala ni tako tesno zapleteno kot tekoča oblika in omogoča, da led plava v vode.
Tridimenzionalna struktura beljakovin je zelo pomembna pri bioloških reakcijah, kot so tiste, ki vključujejo encime kjer mora oblika ene ali več beljakovin ustrezati v odprtine v encimih kot ključavnica mehanizem. Vodikova vezava omogoča tem beljakovinam, da se upognejo, zložijo in prilegajo različnim oblikam, kar je potrebno, kar določa biološko aktivnost beljakovin. To je pri DNK zelo pomembno, ker tvorba vodikovih vezi omogoča molekuli, da prevzame obliko dvojne vijačnice.