L'atome d'oxygène dans la molécule H2O est hybride sp3. En effet, lorsque l'oxygène est lié à deux molécules, comme dans l'eau, les trois orbitales 2p et l'orbitale 2s se combinent pour créer quatre orbitales hybrides sp3.
Pour fabriquer de l'eau, l'atome d'oxygène forme des liaisons covalentes avec chaque atome d'hydrogène. Les liaisons covalentes se produisent lorsque deux atomes partagent des électrons pour former une liaison forte. Les autres paires d'électrons de l'oxygène entrent dans des orbitales non liées. Les paires d'électrons non liés occupent toujours de l'espace et exercent une force sur les autres orbitales. Ainsi, au lieu d'être plats, l'angle de liaison hydrogène-oxygène-hydrogène dans l'eau est de 105 degrés. Cette géométrie de liaison est appelée tétraèdre déformé.
