氢气是一种极易燃的气体，燃点只有574℃，在空气中的体积分数为4%至75%时都能燃烧。氢气燃烧的焓变为?286 kJ/mol：2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l); ΔH = -572 kJ/mol
氢气占4.1%至74.8%的浓度时与空气混合，或占18.3%至59激下易引爆。氢气的着火点为500 °C。纯净的氢气与氧气的混合物燃烧时放出紫外线。
因为氢气比空气轻，所以氢气的火焰倾向于快速上升，故其造成的危害小于碳氢化合物燃烧的危害。氢气与所有的氧化性元素单质反应。氢气在常温下可自发的（需要光照）反应 ，氢气和氟气在冷暗处混合就可爆炸，生成具有潜在危险性的酸氯化氢或氟化氢。
为了避免认为溶液中存在孤立的氢离子，一般在水溶液中将水和氢离子构成的离子称为水合氢离子（H3O+）。但这也只是一种理想化的情形。氢离子在水溶液中事实上以类似于H9O4+的形式存在。
尽管在地球上少见，H3+离子（质子化分子氢）却是宇宙中最常见的离子之一。