如无水硫酸铜与水作用生成五水硫酸铜：CuSO₄+5H₂O=CuSO₄˙5H₂O

有机化学中指分子中的不饱和键（双键或三键）在催化剂作用下与水化合的作用。如乙烯与水在一定温度、压力和催化剂的条件下，发生反应生成乙醇：

CH₂=CH₂+H₂O=CH₃CH₂OH

溶质的分子或离子与溶剂的分子相结合的作用称为溶剂化作用。对于水溶液来说，这种作用称为水合作用。

酸催化水合反应中，一般使用稀硫酸进行催化，处理烯烃可合成醇，遵循马尔科夫尼科夫规则（Markovnikov's rule），反应属于亲电加成，产生碳正离子中间体（SN2），可为任意一级碳正离子，反应过程中，如形成的碳正离子不稳定（例如一级碳正离子），电子或基团会发生转移，形成更加稳定的碳正离子作为中间体。因为在水中，烯烃与醇化物存在化学反应平衡，所以该反应可逆。

如右图所示，电子和功能团的转移，趋向生成三级碳正离子。

水合反应总公式可表示为：

反应中，亲电的氢用于断裂双键，使产生碳正离子。

酸催化下，反应原理如下：

因为水合反应与脱水反应存在化学平衡，脱水反应在较高温度下有优先性，于是水合反应当儘量控制在稍低的温度，以免平衡逆向。根据产物不同，反应控制的温度也不同。

有机化学反应中，反应速率往往与反应中间碳稳定性相关，稳定性越高，反应速率相对越高。
在酸催化水合反应中，可形成三级碳正离子中间体的反应物往往反应最快，其次则是二级碳正离子，再其次则是一级碳正离子，如前文所言，一级碳正离子由于其能量过高，甚至会无法形成。

形成碳正离子的步骤，是水合反应中的速率决定性步骤，而形成三级碳正离子的速率可以是形成二级碳正离子的百倍，中间体稳定的重要性对化学反应速率的影响可见一斑。

Na⁺ + nH₂O → [Na(H₂O)_n]⁺

Al₃⁺ +6H₂O → [Al(H₂O)₆]³⁺→ [H₃O]⁺[Al(H₂O)₅OH]²⁺

PCl₃ + 6H₂O → H₃PO₃ + 3H₃O⁺ + 3Cl^-

在美容化妆品的产品宣传中，经常看到“水合作用”的提法，例：某款产品含某种成份能提升肌肤细胞的水合作用。那幺，什幺是细胞间的水合作用？

我们都知道细胞的结构，细胞的外层是一种生物膜，称为细胞膜，属于半透膜（或称选择透过性），它既能使细胞维持稳定代谢的胞内环境，又能调节和选择物质进出细胞。

细胞吸收的重要介质是水，任何细胞营养元素的摄入都首先要溶于水中，或水解成细胞可吸收的大小，然后通过浓度扩散的方式通过细胞膜进入细胞体内，这个过程就是“水合作用”。