氢键的形成是由一个负电性较强的原子（如氧、氮）与一个质子（即H+离子）形成的相互作用。

在氢键形成时，质子处于氧或氮原子的孤对电子中心。由于氧或氮的孤对电子数量固定，质子必须在一条不受阻碍的路径上移动，以使其与邻近原子的孤对电子相互作用。因此，氢键的位置通常在一条直线上，以便质子可以直接与相邻的原子进行氢键作用，并形成具有优异的化学特性的DNA双螺旋结构和其他生物分子。