A ligação de hidrogênio é importante em muitos processos químicos. A ligação de hidrogênio é responsável pelas capacidades únicas de solvente da água. As ligações de hidrogênio mantêm juntas as cadeias complementares de DNA e são responsáveis por determinar a estrutura tridimensional de proteínas dobradas, incluindo enzimas e anticorpos.
Um exemplo: Água

Uma maneira simples de explicar as ligações de hidrogênio é com água. A molécula de água consiste em dois hidrogênios ligados covalentemente a um oxigênio. Como o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, o oxigênio puxa os elétrons compartilhados mais perto de si. Isso fornece ao átomo de oxigênio uma carga ligeiramente mais negativa do que qualquer um dos átomos de hidrogênio. Esse desequilíbrio é chamado dipolo, fazendo com que a molécula de água tenha um lado positivo e negativo, quase como um minúsculo ímã. As moléculas de água se alinham para que o hidrogênio em uma molécula enfrente o oxigênio em outra molécula. Isso confere à água uma viscosidade maior e também permite que a água dissolva outras moléculas que possuem uma carga ligeiramente positiva ou negativa.
Dobragem de proteínas

A estrutura da proteína é parcialmente determinada pela ligação do hidrogênio. As ligações de hidrogênio podem ocorrer entre um hidrogênio em uma amina e um elemento eletronegativo, como o oxigênio em outro resíduo. À medida que uma proteína se dobra, uma série de ligações de hidrogênio "fecha" a molécula, mantendo-a em uma forma tridimensional específica que confere à proteína sua função particular.
DNA

As ligações de hidrogênio são complementares filamentos de DNA juntos. Os nucleotídeos emparelham-se precisamente com base na posição de doadores de ligação de hidrogênio disponíveis (hidrogênios disponíveis, ligeiramente positivos) e aceitadores de ligação de hidrogênio (oxígenos eletronegativos). O nucleotídeo timina tem um local doador e um aceitador que emparelha perfeitamente com o local complementar aceitador e doador do nucleotídeo adenina. A citosina emparelha-se perfeitamente com a guanina através de três ligações de hidrogênio.
Anticorpos

Anticorpos são estruturas proteicas dobradas que visam e se ajustam com precisão a um antígeno específico. Uma vez que o anticorpo é produzido e atinge sua forma tridimensional (auxiliada pela ligação de hidrogênio), o anticorpo se conforma como uma chave de uma fechadura ao seu antígeno específico. O anticorpo irá bloquear o antígeno através de uma série de interações, incluindo ligações de hidrogênio. O corpo humano tem capacidade para produzir mais de dez bilhões de tipos diferentes de anticorpos em uma reação imune.
Quelação

Embora as ligações individuais de hidrogênio não sejam muito fortes, uma série de ligações de hidrogênio é muito segura. Quando um hidrogênio da molécula se liga através de dois ou mais locais com outra molécula, uma estrutura em anel conhecida como quelato é formada. Os compostos quelantes são úteis para remover ou mobilizar moléculas e átomos, como metais.