Uma molécula de água mede aproximadamente 2,75 angstroms, o que a torna uma das menores de todas as moléculas. Um metro equivale a 10 bilhões de angstroms. A molécula de água tem a forma de um V, com dois átomos de hidrogênio estendendo-se em um ângulo de cerca de 104 graus a partir de um átomo de oxigênio.
As ligações que conectam os átomos de oxigênio e hidrogênio têm quase 96 picômetros de comprimento. A água é classificada como uma molécula polar com base em sua estrutura eletrônica. A carga do oxigênio é parcialmente negativa e a carga dos átomos de hidrogênio é parcialmente positiva, fazendo com que as moléculas de água sejam fortemente atraídas umas pelas outras. Essas cargas ocorrem devido a um momento de dipolo de ligação de 1,85 debye.