一般而言，疏水材料是由具有疏水性的分子製成，這些分子對水分子缺乏親和力，並且傾向於排斥或不吸收水。疏水材料具有良好的防水、耐腐蝕、抗無機和有機汙染物等優異效能而被廣泛使用。

在化學中，極性物質易溶解於極性溶劑，非極性物質易溶於非極性溶劑，此即為相似相溶原理。水是一種廣泛使用的極性溶劑，這意味著水分子是一種極性分子，電荷在原子之間分佈不均勻。一個水分子是由一個氧原子和兩個氫原子組成，其空間構型呈現V型，鍵角為104.5°。氧原子的電負性很強，能夠把每個共價鍵的電子拉向自己，使得電荷分佈不均勻，所以水具有很強的極性。因此，只要物質的電荷分佈不均勻，具有一定的極性，都能與水分子相互作用並溶解於其中。例如，食鹽是由帶正電的鈉離子和帶負電的氯離子透過離子鍵形成的強極性化合物，所以易溶解於水。

本質上，疏水分子的電荷分佈是均勻的，這意味著它們是非極性的，很難與水分子產生相互作用。因此，水較難潤溼疏水材料的表面，水滴與這種材料形成的接觸角較大（大於90°）。天然的疏水物質包括烷烴、脂肪和油。透過各種化學物質對材料的表面進行改性，也能使材料具有疏水性。例如，在玻璃表面鍍上一層矽烷，能夠使玻璃具有疏水的性質。

除了化學物質能夠提高材料的疏水性之外，材料表面的物理結構也會影響疏水性。例如，荷葉具有很強的疏水性，這是源自其表面的微納雙尺度結構。科學家透過模仿這種結構，研製出了超疏水材料，能使接觸角超過150°，具有很強的自清潔效應。

疏水材料的表面張力較低，比如典型的疏水材料聚乙烯，表面張力為33 mN/m，遠小於水的表面張力，根據表面張力大的液體會在表面張力小的固體表面表現出疏水性，這個疏水性也有一個表徵手段，就是影片接觸角測量，當所測接觸角範圍在90°~180°時，就被稱作疏水材料，另外一些含氟、含矽的材料，因為分子中極性基團少，從而也表現出很強的疏水性。