Una molécula hidrofílica es aquella que puede enlazarse temporalmente con el agua a través de un enlace hidrógeno. Esto es favorable termodinámicamente, y hace solubles a las moléculas no sólo en agua sino también en otros disolventes polares. Debido a esto también se las conoce como moléculas polares. Algunas sustancias hidrofílicas no se disuelven, y este tipo de mezcla se denomina entonces coloide. Las membranas celulares tienen partes hidrofílicas e hidrofóbicas.