氢常以H ^– 、H、H ⁺ 、H ₂ 、金属氢化物、固溶体、碳氢化合物等形式存在于金属中，也可与位错结合形成气团。当氢与碱金属（如Li、Na、K）或碱土金属作用时，可形成氢化物（如NaH）。在这类化合物中Na ⁺ 和H ^– 以离子键方式结合在一起，氢以H ^– 形式存在。

氢溶解在金属中可形成固溶体，氢在金属中的溶解度与温度和压力有关。氢溶入固态金属或从中析出，均服从Sievert（西华特）平方根定律。即恒温下，平衡时金属中氢的浓度与平衡氢压的平方根成正比。

钢从熔化态冷凝下来，来不及逸出的氢呈过饱和状态，这些氢原子容易向钢中的疏松或孔隙扩散，并在这些位置结合成H ₂ ，造成很大的氢压。利用Sievert定律计算，钢中溶解少量的氢就能在室温下有近万兆帕的氢压，足以造成如白点、焊接裂纹等氢损伤。

氢在金属中如果超过固溶度，可有分子氢（H ₂ ）、金属氢化物、氢原子气团3种状态。当金属中氢含量超过固溶度时，氢原子往往在金属的缺陷（如晶界、相界、微裂纹等）处聚集而形成分子氢。氢在V、Ti、Nb、Zr等金属中容易形成氢化物。虽然氢在这些金属中固溶度较大，但由于氢在金属中分布不均匀，故当局部区域的氢浓度超过固溶度时就可形成金属氢化物，如TiH _x （x＝1.53～1.99）。氢与Ni也能形成氢化物。氢原子与位错结合成气团，可视为一种相，气团的凝聚和蒸发就是这种相的形成和分解。