Ion hydronium được hình thành khi ion hydro tích điện dương liên kết với phân tử nước thông qua liên kết cộng hóa trị tọa độ. Trong liên kết cộng hóa trị tọa độ này, oxy từ phân tử nước sử dụng cả hai điện tử của nó cho trái phiếu. Ion hydro không có bất kỳ điện tử nào để đóng góp.
Vì ion hydronium thiếu điện tử, nó giữ điện tích dương của ion hydro. Nó tạo thành một phân tử có hình dạng của một kim tự tháp tam giác. Sự hiện diện của ion hydronium là một trong những đặc điểm nhận dạng của axit. Bất kỳ axit nào được hòa tan trong nước đều tạo ra các ion hydronium.