Внутримолекулярная водородная связь устанавливает вторичную структуру белков и нуклеиновых кислот. В ДНК за счет формирования водородных связей между пептидными фрагментами, полипептидная цепь закручена в спираль, витки которой удерживаются от раскручивания. За счет непрочности, водородные связи легко возникают и легко разрушаются при обычной температуре, что очень существенно для биологических процессов (например, денатурация белка).