水绝大部分以水分子（H2O）的形式存在，极少量的水分子电离，使得水中存在极少量的水合氢离子（H3O+，简称氢离子，H+）和氢氧根离子（OH-）[1] ：
显然，在纯水中，两种电离产物H3O+和OH-的浓度应相等，故为中性。
某些物质溶解在水中，会导致水中H+的浓度大于OH-。例如氯化氢气体溶于水后会电离出大量的H+和Cl-，使得H+浓度增大，而且水的电离平衡逆向移动，OH-浓度减小，导致H+浓度大于OH-，这时溶液显酸性。氯化氢气体的水溶液也就是常说的盐酸。
一些物质则相反。例如，氢氧化钠（NaOH）固体溶于水会电离出大量的OH-和Na+，使得溶液中OH-浓度大于H+，这时溶液显碱性。氢氧化钠就是常说的烧碱。
有些物质溶于水后虽然本身不会电离出H+或OH-，但也会导致溶液中H+和OH-浓度改变。例如碳酸钠（Na2CO3）固体溶于水，电离出的碳酸根离子（CO32-）会与水电离出的H+结合（生成碳酸氢根离子HCO3-），使得H+浓度减小，水的电离平衡正向移动，OH-浓度增大，导致溶液显碱性；相反地，氯化铵（NH4Cl）固体溶于水，电离出的铵根离子（NH4+）则会结合OH-导致溶液显酸性。这种现象称为盐类水解。
总之，在水中溶解某些物质后，H+和OH-的浓度可能不再相等。H+浓度更高时，溶液为酸性；OH-浓度更高时，溶液为碱性。水溶液的酸碱性有强弱，而酸碱度指的就是酸碱性的强弱程度。
在生产、生活和科学研究中，往往需要定量地表示溶液的酸碱度。一种方式是使用溶液中H+的浓度 或OH-的浓度 来表示。例如，0.2 mol/L的稀盐酸中 ，0.1 mol/L的氢氧化钠溶液中 。然而，实际中常常用到H+（或OH-）浓度很小的溶液，例如 ，这时书写起来就显得不方便了。为此定义水溶液的pH，它是H+活度的负对数，而在稀溶液中可用浓度近似表示活度，所以在稀溶液中有
类似的还有 。对于H+或OH-浓度较大（超过1 mol/L）的溶液，通常仍直接用浓度表示。