Die Art der Bindung, die zwei oder mehr Wassermoleküle zusammenhält, wird als Wasserstoffbrückenbindung bezeichnet. Wassermoleküle sind polar, d. h. sie haben leicht negative und positive Bereiche innerhalb des Moleküls.
Der Sauerstoffbereich eines Wassermoleküls ist leicht negativ geladen, während die Wasserstoffanteile des Moleküls leicht positive Ladungen annehmen. Wenn der teilweise negative Sauerstoffanteil eines Wassermoleküls auf die teilweise positive Wasserstoffseite eines anderen Wassermoleküls trifft, bildet sich eine schwache Bindung. Ein Wassermolekül kann mit vier anderen Wassermolekülen Wasserstoffbrückenbindungen eingehen. Eine Wasserstoffbindung ist relativ schwach und hat nur etwa 5 Prozent der Stärke einer kovalenten Bindung; jedoch sind zahlreiche Wasserstoffbrückenbindungen tatsächlich ziemlich stark. Die Wasserstoffbrückenbindung von Wasser verleiht ihm einzigartige Eigenschaften.