Водонична веза настаје када позитивни крај једног молекула привуче негативни крај другог. Концепт је сличан магнетној привлачности тамо где се привлаче супротни полови. Водоник има један протон и један електрон. То водоник чини електрично позитивним атомом, јер има недостатак електрона. Настоји да дода још један електрон у своју енергетску љуску како би га стабилизовао.
Два појма су важна за разумевање како настаје водонична веза: електронегативност и дипол. Електронегативност је мера тенденције атома да привлачи електроне у себе да би створио везу. Дипол је одвајање позитивних и негативних наелектрисања у молекулу. Интеракција дипол-дипол је привлачна сила између позитивног краја једног поларног молекула и негативног краја другог поларног молекула.
Водоник најчешће привлаче више електронегативних елемената од њега самог, попут флуора, угљеника, азота или кисеоника. Дипол се формира у молекулу када водоник задржи позитивнији крај наелектрисања док је његов електрон се увлачи према електронегативном елементу где ће негативни набој бити већи концентрисан.
Водоник-везе су слабије од ковалентних или јонских веза, јер се у биолошким условима лако формирају и распадају. Молекули који имају неполарне ковалентне везе не формирају водоничне везе. Али свако једињење које има поларне ковалентне везе може да формира водоничну везу.
Стварање водоничних веза је важно у биолошким системима јер се везе стабилизују и одређују структуру и облик великих макромолекула као што су нуклеинске киселине и протеини. Ова врста везивања јавља се у биолошким структурама, попут ДНК и РНК. Ова веза је веома важна у води, јер то је сила која постоји између молекула воде да их држи заједно.
И као течност и као чврсти лед, формирање водоничне везе између молекула воде пружа привлачну силу за задржавање молекуларне масе. Интермолекуларна водонична веза одговорна је за високу тачку кључања воде, јер повећава количину енергије потребне за разбијање веза пре него што кључање почне. Водонична веза присиљава молекуле воде да стварају кристале када се замрзне. Пошто се позитивни и негативни крајеви молекула воде морају оријентисати у низ који омогућава позитивним крајевима да привуку негативни крајеви молекула, решетка или оквир кристала леда нису тако чврсто повезани као течни облик и омогућавају леду да плута у воде.
Тродимензионална структура протеина је веома важна у биолошким реакцијама попут оних које укључују ензиме где се облик једног или више протеина мора уклапати у отворе у ензимима једнако као брава и кључ механизам. Водонична веза омогућава овим протеинима да се савијају, савијају и уклапају у различите облике по потреби што одређује биолошку активност протеина. Ово је веома важно за ДНК, јер формирање водоничних веза омогућава молекулу да преузме двоструку спиралну формацију.