Si bien el átomo de hidrógeno neutro tiene un solo electrón, a menudo estos átomos conectan otros dos para conformar una estructura. Suele simplificarse este enlace pensando que el hidrógeno prácticamente transfiere su electrón a un átomo al que se liga, de modo que la carga positiva del protón remanente atrae a otro átomo electronegativo. El hidrógeno queda siempre conectado a dos átomos de tipo A o de distinto tipo, conformando enlaces simétricos A-H-A o bien asimétricos.
Este tipo de ligaduras es responsable de los enlaces entre las dobles hélices del ADN y juegan un rol fundamental en los mecanismos de reproducción genética. En química inorgánica el ejemplo más conocido es el agua, en particular en la forma de hielo: cada oxígeno está rodeado por 4 hidrógenos de enlace en una configuración tetraédrica.