A fórmula da equação química para água é expressa como H2O, mas também é aceitável quando exibida como HOH. Nesta equação, dois átomos de hidrogênio reagem com um átomo de oxigênio para formar uma única molécula de H2O.
Cada molécula de água é feita de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio e ambos vêm com seus próprios conjuntos de elétrons. Esses elétrons circulam o centro do átomo, dando a ele uma carga positiva ou negativa. Nas moléculas de água, os elétrons dos átomos de oxigênio e hidrogênio são compartilhados, o que dá à molécula de H2O uma ligação especial chamada "ligação de hidrogênio". Esta ligação especial é a fonte de muitas características familiares da água, incluindo a tendência de se agrupar como um líquido.