水素水は水素を水の中に封入したもので、この水素にはマイナス電子が１つ多くなっています。電子にはプラスとマイナスがあり、そのうちのマイナスの電子を帯びているものです。酸素はプラス電子４つとマイナス電子４つでバランスが取れていますが、このうちのマイナス電子が１つ欠けているものが活性酸素となります。水素にはマイナス電子が１つあり、これが活性酸素の欠けているマイナス電子を補っています。
細胞を破壊して美容や健康に影響を与える活性酸素にはマイナス電子が１つ足りないので、水素水を飲むとマイナス電子が活性酸素の不足分を補うので活性酸素を消去できるというのが、そのメカニズムです。運動をすると活性酸素が増えるので、それを消すためには水素水は効果が期待できるものの、運動の効果を高めることまでは確認されていません。また、水素は原子番号１番で、最も小さな原子なのでペットボトルもガラスも抜けやすくなっていて、水素水を選ぶときには、どれくらいの水素が入っているかを確認することが大切になります。
酸素水は水の中に酸素（Ｏ₂）を封入したもののほかに、酸素原子が１つ増えたＯ₃の形のものを封入したものもあります。酸素が多いと血液中の赤血球が運ぶ酸素の量が増えて、全身の細胞に取り込まれる酸素を増やすことができます。細胞で糖質（ブドウ糖）と脂質（脂肪酸）をエネルギーに変えるには酸素が必要で、運動をしたときには多くの酸素が必要になってくるので、酸素水を飲んだほうが運動の効果を高められるようになります。また、酸素が多くあると脂肪が効果的に燃焼されることから、活性酸素が少なくなるというメリットもあります。
水素が活性酸素を消去したときには、マイナス電子のやり取りをした結果、普通の水素と普通の酸素になります。その水素２個と酸素１個が結びつくと水（Ｈ₂Ｏ）になります。つまり、水素が多くの活性酸素を消去すると、それだけ体内で発生する水が増えるので、多く汗をかく、トイレが近くなるといったことで確認できます。