Waterstof (H), een kleurloze, reukloze, smaakloze, brandbare gasvormige stof die het eenvoudigste lid is van de familie der chemische elementen. Het waterstofatoom heeft een kern die bestaat uit een proton met één eenheid van positieve elektrische lading; een elektron, met één eenheid van negatieve elektrische lading, is ook verbonden met deze kern. Onder normale omstandigheden is waterstofgas een losse verzameling waterstofmoleculen, die elk bestaan uit een paar atomen, een diatomisch molecuul, H2. De vroegst bekende belangrijke chemische eigenschap van waterstof is dat het met zuurstof verbrandt tot water, H2O; de naam waterstof is dan ook afgeleid van Griekse woorden die “maker van water” betekenen.”
Hoewel waterstof het meest voorkomende element in het universum is (drie keer zo overvloedig als helium, het volgende meest voorkomende element), maakt het slechts ongeveer 0,14 procent uit van het gewicht van de aardkorst. Het komt echter in enorme hoeveelheden voor als onderdeel van het water in oceanen, ijskappen, rivieren, meren en de atmosfeer. Als onderdeel van ontelbare koolstofverbindingen is waterstof aanwezig in alle dierlijke en plantaardige weefsels en in aardolie. Hoewel vaak wordt gezegd dat er meer verbindingen van koolstof bekend zijn dan van enig ander element, is het een feit dat, aangezien waterstof in bijna alle koolstofverbindingen voorkomt en ook een groot aantal verbindingen vormt met alle andere elementen (behalve enkele van de edelgassen), het mogelijk is dat waterstofverbindingen talrijker zijn.
Elementaire waterstof vindt zijn voornaamste industriële toepassing in de fabricage van ammoniak (een verbinding van waterstof en stikstof, NH3) en in de hydrogenering van koolmonoxide en organische verbindingen.
Waterstof heeft drie bekende isotopen. De massagetallen van de waterstofisotopen zijn 1, 2 en 3. De meest voorkomende is de massa-isotoop 1, die gewoonlijk waterstof (symbool H, of 1H) wordt genoemd, maar ook bekend staat als protium. De massa-isotoop 2, die een kern van één proton en één neutron heeft en deuterium, of zware waterstof (symbool D, of 2H) wordt genoemd, maakt 0,0156 procent uit van het gewone mengsel van waterstof. Tritium (symbool T, of 3H), met één proton en twee neutronen in elke kern, is de massa-3-isotoop en maakt ongeveer 10-15 tot 10-16 procent van de waterstof uit. De gewoonte om verschillende namen te geven aan de waterstofisotopen wordt gerechtvaardigd door het feit dat er significante verschillen zijn in hun eigenschappen.
Paracelsus, arts en alchemist, experimenteerde in de 16e eeuw zonder het te weten met waterstof toen hij ontdekte dat er een brandbaar gas ontstond wanneer een metaal in zuur werd opgelost. Het gas werd echter verward met andere brandbare gassen, zoals koolwaterstoffen en koolmonoxide. In 1766 toonde Henry Cavendish, Engels scheikundige en natuurkundige, aan dat waterstof, toen ontvlambare lucht, phlogiston, of het ontvlambare principe genoemd, zich van andere brandbare gassen onderscheidde door zijn dichtheid en de hoeveelheid die vrijkwam uit een gegeven hoeveelheid zuur en metaal. In 1781 bevestigde Cavendish eerdere waarnemingen dat water werd gevormd bij verbranding van waterstof, en Antoine-Laurent Lavoisier, de vader van de moderne scheikunde, bedacht het Franse woord hydrogène waarvan de Engelse vorm is afgeleid. In 1929 toonden Karl Friedrich Bonhoeffer, een Duitse fysisch scheikundige, en Paul Harteck, een Oostenrijkse scheikundige, op basis van eerder theoretisch werk, aan dat gewone waterstof een mengsel is van twee soorten moleculen, ortho-waterstof en para-waterstof. Door de eenvoudige structuur van waterstof kunnen de eigenschappen ervan betrekkelijk gemakkelijk theoretisch worden berekend. Daarom wordt waterstof vaak gebruikt als theoretisch model voor complexere atomen, en worden de resultaten kwalitatief toegepast op andere atomen.