Waterstofgas (of beter gezegd H2) staat ook bekend onder de benamingen moleculaire waterstof en diwaterstof. Dit is de meest belangrijke enkelvoudige stof van het chemisch element waterstof. Zodra de druk en temperatuur normaal zijn dan zal het waterstofgas geen kleur, geur en smaak hebben maar wel een zeer brandbaar gas zijn. In de atmosfeer van onze aarde komt waterstofgas, vanwege de lage dichtheid, enkel in zeer geringe concentraties (0,5 ppm) voor.
Bij een normale druk en temperatuur is waterstofgas daarom het lichtste gas dat in heel het universum voorkomt en het heeft een kookpunt van 20,28 en een smeltpunt van 14,01 K. Onder normale omstandigheden zal waterstofgas zijn opgebouwd uit twee soorten moleculen. Deze soorten verschillen van elkaar qua draairichting van de atoomkernen. Deze twee vormen waterstoffen worden eveneens als ortho- en parawaterstof aangeduid. Onder normale omstandigheden zal waterstofgas voor circa 25 procent uit parawaterstof bestaan en voor de rest uit orthowaterstof. De orthovorm in een aangeslagen toestand, is hierdoor niet stabiel en kan niet in zuivere vorm worden gemaakt. Doordat allebei de vormen een ongelijk energieniveau hebben, hebben deze kleine verschillende fysische eigenschappen.
Waterstofgas is zeer licht ontvlambaar en zal reeds beginnen te branden zodra er maar 4 procent van de lucht eruit bestaat. Men mag om deze reden bij waterstofgas in geen enkel geval met open vuur aan het werk gaan maar en eveneens geen vonken ontstaan of mag men erbij roken. Bij waterstofinstallaties is het dan ook aan te raden om een elektrische aarding aan te brengen.