Межмолекулярные водородные связи образуются из-за особенностей структуры молекулы воды. В молекуле воды каждый атом кислорода образует две обыкновенные ковалентные связи с атомами водорода. Это делает молекулу воды полярной, так как электроны общих связей тяготеют к атому кислорода.

Из-за этой полярности возникает слабое притяжение между молекулами воды. Атом водорода, могущий образовывать водородные связи, притягивается к кислородному атому соседней молекулы воды, образуя водородную связь. Эти водородные связи способствуют тому, что молекулы воды образуют кластеры, обеспечивают поверхностное натяжение, отвечают за тепловые свойства воды и прочие характеристики данного вещества.