Suyun kimyasal formülü H2O'dur. Bunun anlamı bir su molekülünün iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluştuğudur. Oksijen atomunun 2 yanında 104,45° açı oluşturacak şekilde bağlanmış iki hidrojen atomu bulunur. iyonik olarak da, (H+) bir hidrojen iyonuna bağlanmış, (OH-) hidroksit iyonu; yani HOH şeklinde tanımlanabilir.

Standart sıcaklık ve basınçta, suyun buhar fazı ve sıvı fazı arasında dinamik (değişken) bir denge vardır. Su moleküllerinin bir tarafı negatif, bir tarafı pozitif yüklüdür. Bu nedenle suyun pozitif yüklü hidrojenleri diğer moleküllerin negatif yüklü kısımları ile zayıf da olsa bir bağ oluşturur. Hidrojen bağı denilen bu özel etkileşim sayesinde su molekülleri birbirlerine ve çevrelerinde bulunan diğer maddelere tutunurlar