Công thức phương trình hóa học của nước được biểu thị bằng H2O, nhưng cũng có thể chấp nhận được khi hiển thị dưới dạng HOH. Trong phương trình này, hai nguyên tử hydro phản ứng với một nguyên tử oxy để tạo thành một phân tử H2O.
Mọi phân tử nước đều được tạo ra từ hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy và cả hai đều có các nhóm electron riêng của chúng. Các electron này bao quanh tâm của nguyên tử, tạo cho nó một điện tích âm hoặc dương. Trong phân tử nước, các điện tử từ nguyên tử oxy và hydro được chia sẻ, điều này tạo cho phân tử H2O một liên kết đặc biệt gọi là "liên kết hydro". Mối liên kết đặc biệt này là nguồn gốc của nhiều đặc tính quen thuộc của nước, bao gồm cả xu hướng nhóm lại với nhau như một chất lỏng.
