O tipo de ligação que mantém duas ou mais moléculas de água juntas é chamado de ligação de hidrogênio. As moléculas de água são polares, o que significa que têm regiões ligeiramente negativas e positivas dentro da molécula.
A região de oxigênio de uma molécula de água tem uma carga ligeiramente negativa, enquanto as porções de hidrogênio da molécula assumem cargas ligeiramente positivas. Quando a parte negativa parcial do oxigênio em uma molécula de água encontra o lado positivo parcial do hidrogênio de outra molécula de água, forma-se uma ligação fraca. Uma molécula de água pode se ligar por hidrogênio a quatro outras moléculas de água. Uma ligação de hidrogênio é relativamente fraca, tendo apenas cerca de 5 por cento da força de uma ligação covalente; no entanto, várias ligações de hidrogênio são realmente muito fortes. A ligação de hidrogênio da água confere qualidades únicas.