As moléculas de água realizam ligações de hidrogênio que são as interações intermoleculares de maior intensidade. O oxigênio presente nas moléculas de H2O é um elemento fortemente eletronegativo e, por isso, atrai para si os pares de elétrons compartilhados com os átomos de hidrogênio, adquirindo uma carga negativa, enquanto os hidrogênios ficam positivamente carregados:
Assim, as moléculas de água são polares e a parte negativa de uma é atraída pela parte positiva de outra molécula e vice-versa. Essas atrações entre átomos de hidrogênio com os átomos de oxigênio de moléculas diferentes de água constituem as ligações de hidrogênio.
No interior do líquido, as moléculas se atraem mutuamente em todas as direções, equilibrando as forças de atração. Na superfície da água, porém, ocorre algo diferente, como não existem moléculas acima das moléculas de água da superfície, elas são atraídas somente pelas moléculas abaixo e ao redor delas.
Há, portanto, uma desigualdade de atrações que provoca a contração do líquido e a formação de uma espécie de película na superfície da água. Esse fenômeno é denominado de tensão superficial da água.
A tensão superficial também ocorre com outros líquidos, mas, na água, ela é especialmente acentuada. Seu valor é o mais alto de todos os líquidos (7,2 . 109 N. m-1).
Em virtude da tensão superficial da água que alguns insetos conseguem caminhar sobre ela, comunidades tais como de bactérias, fungos, algas, larvas e crustáceos sobrevivem graças a essa tensão supeficial em lagos.
Além disso, esse fenômeno também explica a forma esférica das gotas de água e o fato de que pequenos objetos com densidade maior que a da água, como uma agulha ou uma lâmina de barbear feita de aço, flutuam quando colocados de modo horizontal sobre ela.