Vodíkový můstek je slabá interakce mezi atomem vodíku, "ochuzeným" o elektrony a jiným atomem, který má "přebytek" elektronů. K "ochuzení" atomu vodíku dochází v případě, že je vodík vázán chemickou vazbou na tzv. elektronegativní atom. Nejčastějším příkladem může být hydroxylová skupina (-O-H). Kyslík je silně elektronegativní, tzn. že přitahuje 2 elektrony, sdílené ve vazbě s vodíkem "k sobě". Vzniká tak tzv. dipól, tj. nerovnoměrné rozdělení nábojů, kdy jsou elektrony nahloučeny blíže atomu kyslíku, ten má pak tzv. částečně (parciálně) záporný náboj, zatímco vodíkový atom je o elektrony částečně ochuzen, takže má částečně (parciálně) kladný náboj. Pokud se takovýto atom vodíku, "vyčnívající" ze své molekuly na okraji OH-skupiny, octne blízko jiného elektronegativního atomu, který si "k sobě stáhl" elektrony z jiné chemické vazby a získal tak jejich "přebytek" a částečně záporný náboj, budou mezi částečně kladně nabitým vodíkem a částečně záporně nabitým partnerem působit přitažlivé síly a vznikne vodíkový můstek. Nejčastější příklady vodíkových můstků mezi postranními skupinami molekul jsou uvedeny níže (vodíkový můstek je znázorněn tečkování):

molekula -- O - H ....... O -- molekula
molekula -- O - H ....... N -- molekula
molekula -- N - H ....... O -- molekula
molekula -- N - H ....... N -- molekula

Vodíkové můstky nejsou chemické vazby, jde jen o slabé interakce, takže jeden osamocený vodíkový můstek je při normálních teplotách zcela nestabilní. V biologických molekulách má význam zejména pro orientaci molekul při jejich prostorovém uspořádání (viz komplementarita bází) a může molekuly významněji stabilizovat v případě, že se v molekule vyskytuje velké množství vodíkových můstků.