氢键是水分子之间的一种特殊相互作用，它对水的许多独特性质起着至关重要的作用。首先，氢键使得水具有较高的沸点（100°C）和熔点（0°C），这与其他分子量相近的液体相比显得异常。由于氢键的存在，水分子之间的吸引力增强，需要更多的能量来克服这些吸引力，从而使水在较高的温度下才会沸腾或凝固。
其次，氢键对水的密度也有显著影响。在固态时，水分子通过氢键形成一种开放的六边形结构，这使得冰的密度比液态水小，因此冰能够浮在水面上。这一特性对生态系统尤为重要，因为如果冰的密度比水大，那么在寒冷地区，湖泊和河流可能会完全冻结，从而对水生生物造成致命影响。
此外，氢键还导致水具有很高的表面张力。水分子在表面层中通过氢键相互吸引，形成一种类似“皮肤”的结构，这使得水能够支撑轻质物体，如昆虫。同时，水的表面张力也影响了水的蒸发和蒸腾作用，对植物的生长和水分循环具有重要意义。
最后，氢键使得水成为优良的溶剂。水分子能够与许多极性分子形成氢键，从而帮助溶解这些物质。这一特性对生物体内的化学反应和物质运输至关重要，因为许多生物化学反应都是在水溶液中进行的。