ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่สร้างโมเลกุลไดอะตอม โมเลกุลของไดอะตอมมิกประกอบด้วยอะตอมสองอะตอมของธาตุเดียวกันและโดยทั่วไปมีอยู่เนื่องจากธาตุนี้มีปฏิกิริยาตอบสนองมากจนจำเป็นต้องยึดเหนี่ยวกับอะตอมอื่น การเกิดปฏิกิริยาของไฮโดรเจนทำให้เกิดคุณสมบัติพิเศษหลายอย่าง
คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจนคือสิ่งที่สามารถสังเกตหรือวัดได้ เช่น ความหนาแน่น 0.0000899 ก./ซม. จุดหลอมเหลวของไฮโดรเจนคือ -259.2 C และจุดเดือดคือ -252.8 C ไฮโดรเจนเป็นก๊าซไม่มีสีซึ่งเบากว่าอากาศมากจนสามารถหลบหนีได้จริง แรงดึงดูด ของโลกและพุ่งออกไปในอวกาศ ไฮโดรเจนยังเป็นองค์ประกอบแรกในตารางธาตุและมีโปรตอนและอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว ไฮโดรเจนไม่มีนิวตรอน
ไฮโดรเจนติดไฟได้สูงมากเมื่อสัมผัสกับออกซิเจน เป็นองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ แต่มีพฤติกรรมคล้ายกับโลหะเมื่ออยู่ในสถานการณ์การยึดติดบางอย่าง ไฮโดรเจนมีลักษณะพิเศษตรงที่มันสามารถทำหน้าที่เหมือนโลหะในสารประกอบไอออนิก โดยให้อิเล็กตรอนแก่ อโลหะ พันธะกับหรือคล้ายกับอโลหะในสารประกอบโมเลกุล แบ่งอิเล็กตรอนกับอีกตัวหนึ่ง อะตอม. ไฮโดรเจนมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ค่อนข้างสูง ซึ่งมีส่วนสัมพันธ์กับพันธะและธรรมชาติของไดอะตอมมิก
ไฮโดรเจนมีส่วนร่วมในสถานการณ์เฉพาะที่เรียกว่าพันธะไฮโดรเจน พันธะไฮโดรเจนเป็นแรงดึงดูดระหว่างสองโมเลกุลซึ่งโปรตอนในอะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลหนึ่งถูกดึงดูดไปยังอิเล็กตรอนคู่ที่ไม่ถูกผูกมัดในอีกอะตอมหนึ่ง ตัวอย่างเช่น น้ำผ่านพันธะไฮโดรเจนอย่างแรง โดยที่อะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลหนึ่งถูกดึงดูดไปยังอะตอมออกซิเจนของอีกอะตอม แรงระหว่างโมเลกุลนี้ยึดโมเลกุลของน้ำไว้ด้วยกันและอธิบายคุณสมบัติพิเศษ เช่น แรงตึงผิวที่สูงของน้ำ