A água ferve quando a energia térmica na água, que é um tipo de energia cinética que faz com que as moléculas de água se movam, excede a força das ligações de hidrogênio entre as moléculas, fazendo com que se separem umas das outras moléculas. Essa quebra de ligações entre as moléculas de água consome qualquer energia térmica adicional adicionada, de modo que a água em temperatura de ebulição não aumenta de temperatura até que a mudança de fase seja concluída. Em condições normais, grande parte do vapor d'água quase imediatamente se transforma em vapor, que na verdade é composto de gotículas de água líquida porque deixou a fonte de calor.
O calor não é o único fator que afeta a ebulição. A água é mantida em estado líquido não apenas pelas ligações de hidrogênio entre as moléculas, mas também pela pressão atmosférica. Se a pressão na água diminui, a evaporação aumenta porque isso diminui as forças que mantêm as moléculas no lugar. Se a pressão for baixa o suficiente, a água até ferverá em temperatura ambiente.
A ebulição é a forma mais extrema de evaporação, mas a evaporação da água é constante, pois moléculas individuais se separam do líquido por meio de movimentos aleatórios. Na verdade, as moléculas de água escapam aleatoriamente para um estado gasoso até mesmo do gelo, e esse processo é conhecido como sublimação.
