Η υδροφιλία είναι η τάση μιας επιφάνειας να υγραίνεται ή να απορροφά νερό. Σε γενικές γραμμές, όταν μια επιφάνεια παρουσιάζει υδροφιλία, τα μόρια του νερού σχηματίζουν δεσμούς με τα μόρια της επιφάνειας. Ένα υλικό δεν είναι απαραίτητα ούτε εντελώς υδρόφιλο ούτε υδρόφοβο επειδή αυτές οι δύο τάσεις είναι δύο άκρα ενός φάσματος και ένα υλικό μπορεί να πέσει οπουδήποτε κατά μήκος αυτού του φάσματος.
Σε μια επιφάνεια που παρουσιάζει υδροφιλία, οι δεσμοί μεταξύ των μορίων του νερού σπάνε εύκολα και τα μόρια του νερού μπορούν να συνδεθούν με τα μόρια της υδρόφιλης επιφάνειας. Οι δεσμοί μεταξύ του μεμονωμένου ατόμου οξυγόνου και των δύο ατόμων υδρογόνου σε ένα μόνο μόριο νερού δεν είναι σπασμένοι, αλλά οι ασθενέστεροι δεσμοί που εμφανίζονται μεταξύ των ατόμων υδρογόνου σε διαφορετικά μόρια νερού είναι. Μόλις σπάσουν αυτοί οι δεσμοί, τα μόρια στην υδρόφιλη επιφάνεια είναι σε θέση να σχηματίσουν δεσμούς με τα άτομα υδρογόνου στα μόρια του νερού. Οι επιφάνειες που είναι υδρόφοβες, από την άλλη πλευρά, δεν συνδέονται εύκολα με μόρια νερού, κάτι που επιτρέπει στο νερό να παραμένει συνδεδεμένο με τον εαυτό του και να δημιουργεί σταγονίδια.
Αφού τα μόρια του νερού έχουν σχηματίσει έναν δεσμό με μια υδρόφιλη επιφάνεια, η επιφάνεια λέγεται ότι είναι υγρή. Μόλις το νερό απορροφηθεί σε μοριακό επίπεδο, μπορεί να αφαιρεθεί από την άλλη μοριακή δομή μέσω της διαδικασίας της εξάτμισης. Με απλά λόγια, υπό τις θερμές, ξηρές συνθήκες και ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, οι περισσότερες υδρόφιλες επιφάνειες θα στεγνώσουν καθώς το υγρό νερό εξατμίζεται και διαφεύγει στον αέρα.
Αν και υπάρχουν τρόποι προσδιορισμού της υδροφιλικότητας που χρησιμοποιούν ακριβείς μαθηματικούς τύπους, είναι επίσης δυνατό να προσδιοριστεί χονδρικά πόσο εύκολα μια επιφάνεια απορροφά το νερό κάνοντας μερικές απλές παρατηρήσεις. Εάν παραμείνουν σχηματισμένα σταγονίδια νερού στην επιφάνεια και ξεκολλήσουν εύκολα όταν η επιφάνεια έχει γωνία προς το έδαφος, το υλικό λέγεται ότι είναι ιδιαίτερα υδρόφοβο. Αν, από την άλλη πλευρά, το νερό απορροφηθεί στην επιφάνεια και αυτή η επιφάνεια γίνει υγρή, είναι υδρόφιλη.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, η υδροφιλία αναφέρεται στο πόσο εύκολα μια επιφάνεια αντιδρά με τα μόρια του νερού. Είναι επίσης δυνατό να μετρηθεί η υδροφιλία μιας επιφάνειας όταν έρχεται σε επαφή με άλλα υγρά. Κατά την εξέταση της συμπεριφοράς μιας επιφάνειας με διάφορα υγρά, η υδροφιλία της για ένα υγρό δεν προβλέπεται απαραίτητα από τη συμπεριφορά της με ένα άλλο υγρό. Η κατανόηση του πόσο υδρόφιλη είναι μια επιφάνεια μπορεί να βοηθήσει τους μηχανικούς να αναπτύξουν υλικά που δείχνουν την κατάλληλη ποσότητα υδροφιλίας για την προοριζόμενη χρήση τους.