在水溶液中，氢离子和水结合形成水合氢离子（H₃O⁺）。水溶液的pH值是水中氢离子活度的负对数，是对游离H₃O⁺浓度的定量，pH是用数学表达式表示H₃O⁺的简明符号。pH值对水质的变化、生物繁殖的消长、腐蚀性及水处理的效果均有影响，是评价水质的一个重要参数。

pH值的大小反映了水的酸性和碱性，但并不能直接表明水样具体的酸度和碱度，水的酸碱性主要取决于氢离子的浓度。根据水的离子积，在25℃时纯水的pH值为7，溶液为中性。但水的中性点随温度而变化，在0℃时pH值为7.5，而在60℃时pH值为6.5。

水中氢离子来源于水的离解、碳酸盐的离解、铁盐的水化作用和有机酸的离解。在不含有溶解盐的水中，由于CO₂溶解的缘故，水呈弱酸性。地下水由于土壤中生物作用生成的CO₂，可使水的酸性增强。在藻类的同化作用旺盛时期，由于CO₂的减少，可使湖泊表层水的碱性增强。含铁质水具有较低的pH值，含有大量腐殖质的沼泽水pH值一般低于4。

世界卫生组织的研究报告表明，还没有发现水pH值的大小与人体健康有直接关系。世界卫生组织一项研究表明：pH建议值不是基于健康风险基础，而是水处理和输送中的重要参数。按照中华人民共和国国家标准GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准 生活饮用水标准检验方法》水的pH最佳值为6.5~8.5。