氢在自然界中有三种同位素，分别是氕、氘和氚，氕是自然界中含量最多的氢的同位素，丰度达99.98%，氕用“H”表示，原子序号是1，由一个质子和一个核外电子组成，不含中子，是结构最简单的原子。我们常说的氢原子一般就指氕。氢原子是宇宙中最小的原子，比光的波长还小，小于1m/100亿。
氢通常的单质形态是氢气。氢气是无色、无味、无臭的双原子气体分子。氢气是自然界中最轻的气体。在标准状态下，氢气的密度为0.0899g/l。氢气在一般的溶液中的溶解度比较小，标准状态下，纯水中氢气的饱和溶解度为0.0215，折合1.8ppm。但是，因为空气中氢气的浓度为零，所以把氢气的饱和溶液放到敞口杯中，在于大气接触的情况下，氢气也会从水中跑光，使水中氢气的浓度降为零。著名的亨利定律可以解释这种现象。
由于氢气的分子小，质量小，所以氢气的渗透性很强，常温下可以透过橡胶、塑料扩散，而在高温下可以透过钯、镍、钢等金属膜。所以，氢气以及含有氢气的水溶液很不容易用容器储存。日本专家发现，氢气分子不容易穿透铝膜，因此，发明了铝罐来储存富氢水。
氢气具有还原性。氢气的化学性质活泼，与氧发生化和反应，生成水。氢气具有可燃性，燃点为400℃，纯净的氢气在点燃时可以安静地燃烧，发出蓝色的火焰，放出热量，并有水生成。氢气的燃烧体积分数为4%-74%，低于或超过这个体积分数，即使在高压下也不容易燃烧或爆炸。
氢气与氢还原性的金属反应也会表现出氧化性。在这种反应中，氢气是氧化剂，可以将金属氧化为金属离子。氢气和金属反应生成的产物为氢化物，具有强还原性，非常容易与水反应释放出氢气。