Os átomos de hidrogênio têm carga neutra, contendo um único próton com carga positiva e um único elétron com carga negativa. Ao contrário de todos os outros elementos, os átomos de hidrogênio não contêm nêutrons.
O termo "hidrogênio atômico" refere-se a átomos de hidrogênio simples e não ligados. O hidrogênio atômico representa 75% da massa do universo. Na Terra, o hidrogênio é normalmente encontrado em um estado diatômico, o que significa que dois átomos de hidrogênio estão ligados. O hidrogênio diatômico é expresso pela fórmula molecular H2. O hidrogênio ligado só se desassocia em temperaturas extremamente altas, com a taxa de desassociação de 4.940 graus Fahrenheit a 7,85 por cento.