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Nei sistemi viventi molte sostanze si trovano in soluzione acquosa.
L'acqua è un ottimo solvente grazie alla polarità delle sue molecole. Quando si discioglie in acqua una sostanza ionica come il cloruro di sodio (NaCl), le sue molecole sono attratte dagli ioni sulla superficie del sale; l'estremità positiva delle molecole d'acqua è attratta dagli ioni cloro (Cl-) mentre l'estremità negativa è attratta dagli ioni sodio (Na+). L'interazione con le molecole d'acqua indebolisce i legami tra gli ioni del cristallo tanto da disgregarlo; gli ioni del sale si separano e vengono circondati da molecole d'acqua che creano attorno a ciascuno una sfera di idratazione.
Molte molecole importanti per i sistemi viventi, come quelle degli zuccheri, sono polari, cioè hanno regioni di carica parziale positiva e negativa e in alcuni casi possono anche formare legami idrogeno (ciò accade quando tali molecole hanno uno o più gruppi OH). L'acqua è un ottimo solvente per queste sostanze idrofile (dal latino, "che amano l'acqua"); nel caso del comune zucchero, per esempio, i cristalli del solido si disgregano e ciascuna molecola di zucchero viene circondata da molecole di acqua alle quali può collegarsi con tenui legami idrogeno temporanei.
Le sostanze come i grassi, le cui molecole non hanno regioni polari, tendono invece a essere insolubili in acqua. Le molecole di questo tipo sono dette idrofobe (dal latino, "che temono l'acqua"). Questa tendenza dell'acqua a escludere le molecole idrofobe è alla base della formazione delle membrane cellulari.
