Liên kết hydro hình thành do lực hút giữa nguyên tử hydro hơi dương của một phân tử và nguyên tử hơi âm của phân tử khác. Sự khác biệt về độ âm điện giữa nguyên tử hydro và nguyên tử khác hoặc các nguyên tử của phân tử dẫn đến các điện tích dương một phần và một phần âm.
Hydro tạo liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử phi kim; điều này có nghĩa là hai nguyên tử chia sẻ electron với nhau. Hiđro không có lực hút electron mạnh nên độ âm điện khá thấp. Phi kim thường có lực hút hoặc ái lực lớn hơn đối với các điện tử; do đó nguyên tử phi kim có độ âm điện lớn hơn nguyên tử hiđro. Các điện tử dùng chung dành nhiều thời gian hơn ở bên nguyên tử phi kim và ít thời gian hơn với hydro. Sự chia sẻ không bình đẳng của các electron dẫn đến một phần điện tích dương trên một phần hydro của phân tử và một phần điện tích âm trên nguyên tử kia. Vùng dương một phần của một phân tử hút vùng dương một phần của phân tử khác trong hợp chất và một liên kết yếu được gọi là liên kết hydro hình thành.
Liên kết hydro góp phần vào một số đặc điểm vật lý của hợp chất như điểm sôi cao hơn và độ nhớt lớn hơn. Mặc dù một lực tương đối yếu chỉ chiếm khoảng 5% độ bền của liên kết cộng hóa trị, nhưng về số lượng các liên kết hydro lại trở nên mạnh mẽ. Liên kết hydro giữ chất lỏng ở dạng lỏng trong một phạm vi nhiệt độ rộng hơn dự kiến, có nghĩa là chất lỏng có chứa liên kết hydro sẽ đóng băng ở nhiệt độ thấp hơn và sôi ở nhiệt độ cao hơn các chất lỏng khác. Tác động của liên kết hydro được thể hiện trong các đặc tính của nước như sự kết dính khiến nước tạo thành các khối cầu, sự kết dính khi nước bám vào các chất khác như đất và sức căng bề mặt cho phép côn trùng đi lại trên bề mặt nước.
