Ikatan hidrogen adalah ikatan yang relatif lemah yang dibuat atom hidrogen dengan atom elektronegatif nitrogen, oksigen atau fluor. Ikatan hidrogen lebih lemah daripada ikatan ionik, kovalen, dan logam, tetapi masih agak kuat dengan sendirinya, dengan energi biasanya antara 5 hingga 30 kJ/mol. Sebaliknya, ikatan kovalen lemah memiliki energi sekitar 155 kJ/mol. Ikatan hidrogen dapat berupa ikatan antarmolekul (antara molekul) atau intramolekul (antara bagian yang berbeda dari suatu molekul). Jenis ikatan ini dapat terjadi pada molekul organik, seperti DNA, dan molekul anorganik, seperti air. Ikatan hidrogen sebagian bertanggung jawab atas struktur sekunder dan tersier protein yang kompleks.
Contoh ikatan hidrogen yang paling umum dan paling sederhana adalah dalam air, di mana setiap molekul air terikat pada empat molekul air yang berdekatan melalui ikatan hidrogen. Atom oksigen di setiap molekul air memiliki dua elektron tunggal untuk ditawarkan, yang segera diikat oleh atom hidrogen dalam molekul air lainnya. Selanjutnya, kedua atom hidrogen melekat pada setiap ikatan oksigen dengan molekul oksigen dalam molekul air yang berdekatan. Ikatan antarmolekul ini bertanggung jawab atas titik didih air yang relatif tinggi. Air memiliki titik didih yang sangat tinggi dibandingkan dengan bahan yang terdiri dari molekul dengan ukuran yang sama. Jika ikatan ini tidak ada, air akan mendidih pada suhu yang mirip dengan karbon dioksida (yang mendidih pada -78 °C atau -108.4 °F) dan kehidupan seperti yang kita tahu tidak mungkin terjadi.
Ikatan hidrogen terdiri dari akseptor ikatan hidrogen, atom target, dan donor ikatan hidrogen, atom hidrogen itu sendiri. Kadang-kadang, dalam molekul seperti kloroform (CHCl3), karbon dapat terlibat dalam ikatan hidrogen, terutama ketika dikelilingi oleh atom elektronegatif seperti klorin. Ikatan hidrogen tidak biasa dan sering disebut interaksi dipol-dipol elektrostatik (interaksi antarmolekul yang lemah), menggabungkannya dengan ikatan yang lebih transien yang disebabkan oleh fluktuasi kuantum sesaat dalam muatan listrik, tetapi ia juga memiliki banyak karakteristik ikatan kovalen yang jauh lebih kuat, di mana awan elektron sebenarnya tumpang tindih secara langsung. Karakteristik ini termasuk arah, kekuatan, produksi jarak antar atom yang lebih pendek daripada tipikal dalam interaksi van der Waals sementara, dan sejumlah mitra interaksi yang terbatas, yang merupakan diagnostik ikatan yang lebih kuat.
Panjang ikatan hidrogen bervariasi tergantung pada kekuatan ikatan, suhu, dan tekanan. Kekuatan ikatan juga tergantung pada sejumlah faktor, termasuk suhu, sudut ikatan, tekanan, dan lingkungan. Dalam air, panjang khas ikatan hidrogen adalah 1.97 (197 pm).