Hidrojen molekülü, birbirinden 0,75'a uzaklıktaki 2 atomun birleşmesinden oluşmaktadır. Aradaki bağ, 2 elektronun ortaklaşa kullanılmasından meydana gelmekte ve çok yüksek olan ayrışma enerjisi, molekülün çok kararlı olduğunu göstermektedir. Hidrojen, renksiz ve kokusuz bir maddedir. Havaya göre yoğunluğu 0,08'dir ve bu bakımdan cisimlerin en hafif olanıdır. Böylelikle gözenekli çeperlerden diğer gazların tümünden daha hızlı geçmektedir. Aynı biçimde kızı derecedeki platin, demir ve iridyum gibi metallerden de sızmaktadır. Hidrojen helyumdan sonra sıvılaştırılması en zor olan maddedir. Dönüşül sıcaklığı -245ºC olan hidrojen atmosfer basıncında -255ºC kaynar,-260ºC'ta katılaşır. Oldukça iyi bir ısı ve iletken maddedir. Özellikle de kendi hacminin 1000 kat fazlasını çözündürebilen paladyum gibi kimi metaller tarafından kolayca soğutulur. Olağan hidrojen, molekül yapıları bakımından birbirinden farklı Ortohidrojen ile parahidrojen gibi 2 izomerini karışımından oluşmaktadır. Ortohidrojen oda sıcaklığında gazın dörtte üçünü meydana getirir; para hidrojenin oranı ise sıcaklık düştükçe artmaktadır. Parahidrojen ayrıca ortchidrojene göre daha uçucudur. Diğer yandan kusursuz bir elektrik iletkeni olması sebebiyle, karışımdaki niceliğini belirlemesini sağlar.