目前，氫分子生物學的疾病保護效應研究涉及各個系統，按照發病機制主要為以下幾類：
這是因為血液的再次灌註會誘導活性氧增多，從而引發氧化損傷，例如羥基富集會造成核酸、蛋白質、細胞膜損傷，進而導致細胞雕亡和死亡，臨床上這種損傷可見於血管栓塞（如腦卒中）、器官移植等。氫氣則恰好可以選擇性地與羥基發生氧化還原反應，動物實驗已證實氫水中所含的氫氣能夠有效緩解腦、心臟、肝臟、腸道、腎臟等器官缺血再灌註引起的損傷。
炎癥性疾病：
炎癥反應和氧化應激是緊密相連的兩種病理生理過程，炎癥組織周圍常常會存在大量活性氧，氫氣通過其“選擇性抗氧化”的特性，發揮抗炎作用，目前的發現也表明氫可以在胰腺炎、肝炎、膿毒癥、炎癥性腸病等疾病的幹預中發揮作用。
中樞神經系統退行性病變：
Fujita等在小鼠帕金森病模型中證實氫氣水可以保護動物腦內多巴胺能神經元，減輕行為學改變，從而抑制帕金森病的發展與演進；國內孫學軍教授課題組發現氫氣飽和生理鹽水可以改善阿爾茲海默模型小鼠的行為認知障礙。等等。
代謝性疾病：
隨著人們飲食習慣、生活方式的改變，因代謝異常而引起的慢性疾病即代謝性疾病的發病率越來越高，包括血脂異常、糖尿病、肥胖、高血壓等。已有多項研究證實飲用氫水在糖尿病、高脂血癥等代謝綜合征中的積極作用。
醫學專家談氫氣幹預疾病：
『王久存』- 覆旦大學生命科學學院 人類表型組研究院教授 博士生導師
“我們有同行的醫生強直性脊柱炎做了研究，通過喝氫水吸氫氣，實際上對他有很好的一個改善。”
『杭晶卿』- 上海市普陀區人民醫院 呼吸內科主任 主任醫師
“我的病人都是呼吸性疾病，在臨床基礎研究已經發現了，氫對慢性呼吸性疾病慢阻肺它可以對他的肺功能進行改善的。”
『李昕』- 覆旦大學附屬婦產科醫院主任醫師 生殖內分泌醫學博士 副教授
“氫水能夠控制肥胖，控制胰島素抵抗，對血糖的幹預也有一定的輔助效果。”
『龔嵐』- 覆旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院 主任醫師，教授，博士生導師
“氫水抗氧化性氫氣可以講在眼科的很多疾病都可以達到一些我們藥物所不能達到的功效。”
『蘇勵』- 上海中醫藥大學附屬龍華醫院 風濕病科主任醫師，博士生導師
“在我們風濕病的領域當中呢，我感到有一些很好的輔助幹預效果，特別是這個熱療，用了以後對關節的疼痛，對皮膚硬皮病的緩解都感到效果還是不錯的。”
『劉天舒』- 覆旦大學附屬中山醫院教授 主任醫師 博士生導師
“我們有些腫瘤病人非常焦慮，睡眠不好，一般這種情況我會推薦病人接觸下氫，那其實我們前期做過的一些研究數據也表明這個對改善睡眠是有很大的幫助。”
『趙超』- 覆旦大學上海醫學院副教授
“在我們的研究過程中，氫分子有著很好的抗衰老的作用，另外氫分子在改善腸道也有很積極的作用。”
『金美玲』- 覆旦大學附屬中山醫院 呼吸科主任醫師 博士生導師
“我特別關註過敏性鼻炎，過敏性哮喘的幹預，氫分子的調理可以給患者帶來整體性的一個狀況改善。”
『駱肖群』- 覆旦大學附屬華山醫院皮膚科教授 主任醫師，博士生導師
“在皮膚科領域有非常多難治性疾病，這些疾病在臨床的幹預當中，會有非常多的藥物的副作用的累積，所以在皮膚科的領域我們運用最多的就是氫水的泡浴，氫水的口服和氫水的濕敷，它在防治未病和疾病當中都有一些令人驚艷的作用。”