Il nome dato al legame tra le molecole d'acqua è un legame idrogeno. Questi legami si verificano tra l'ossigeno leggermente negativo di una molecola d'acqua e l'idrogeno leggermente positivo di un'altra molecola d'acqua. Il legame all'idrogeno conferisce all'acqua proprietà fisiche speciali.
Le differenze di elettronegatività tra idrogeno e ossigeno portano a una condivisione ineguale di elettroni. L'elettronegatività misura quanto fortemente un atomo attiri gli elettroni. L'ossigeno, con la sua maggiore elettronegatività, attira di più gli elettroni condivisi, dando all'atomo di ossigeno una carica parziale netta negativa. Gli elettroni condivisi trascorrono meno tempo con gli atomi di idrogeno; pertanto, le regioni idriche di acqua hanno cariche positive parziali.