数学上定义pH为氢离子浓度的常用对数负值，即：pH=-lg[H+]，所以氢离子浓度[H+]=10的-pH次方。

例如：PH=3氢离子浓度就是10^-3=1/1000=0.001mol/L其中[H+]指的是溶液中氢离子的活度（有时也被写为[H3O+]，水合氢离子活度），单位为摩尔/升，在稀溶液中，氢离子活度约等于氢离子的浓度，可以用氢离子浓度来进行近似计算。氢离子在溶液中的形成：通常由酸在水中电离产生。一些酸式盐在电离时也能直接形成氢离子，如硫酸氢钠；水自身也会电离出极少量的氢离子和氢氧根离子（严格地说式子不能写成H2O=H+ + OH-，因为氢离子极易被其他水分子吸引，因此严格的式子应该是2H2O=H3O+ + OH- ，但是在一定情况下可以写为H2O=H+ + OH-）。