L'atome de l'hydrogène présente la structure la plus simple que nous connaissons. Il consiste en un noyau composé d'un proton chargé positivement avec, dans son orbite, un électron négatif. On estime la quantité de l'hydrogène dans l'Univers à environ 80 pour cent de la masse totale de la matière. A l'intérieur de notre Galaxie, on le trouve sous forme d'hydrogène neutre ou ionisé. Pour constater l'existence d'hydrogène ionisé, on se sert des méthodes de la radioastronomie, tandis que l'hydrogène neutre qui représente entre un et deux pour cent de la masse stellaire, peut être détecté par sa raie d'émission (sur 21 cm), c'est-à-dire par l'analyse du rayonnement lumineux propre à toute matière. Le processus de la fusion nucléaire de l'hydrogène débute à une température de 5 millions de degrés. Au cours de ce processus, qui constitue la source originelle de l'énergie stellaire, l'hydrogène est transformé en hélium. La fusion de 4 noyaux d'hydrogène engendre une molécule d'hélium, libérant une quantité d'énergie qui correspond à 25 millions d'électrons-volts (25 MeV). Sur la Terre, les atomes d'hydrogène n'existent généralement pas en état pur, mais sont liés à d'autres éléments tels que, par exemple, l'oxygène, où deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène constituent une molécule d'eau.
