液氢是由氢液化而成的无色无臭的透明液体，是仲氢（p-H₂）和正氢（o-H₂）的混合物。正氢和仲氢是分子氢的两种自旋异构体，这种异构现象是由于两个氢原子的核自旋有两种可能的偶合而引起的。正氢的原子核自旋方向相同，仲氢的原子核自旋方向相反。仲氢分子的磁矩为零，正氢分子的磁矩为质子磁矩的两倍。仲氢与正氢的化学性质完全相同，而物理性质有所差异，表现为仲氢的基态能量比正氢低。在室温或高于室温时，正、仲氢的平衡组成为75:25，称为标準氢（n-H₂）或正常氢。低于常温时，正仲氢的平衡组成将发生变化，仲氢所占的百分比增加。气态氢的正仲态转化在存在催化剂的情况下才能发生，而液态氢则在没有催化剂的情况下自会自发地发生正仲转化，但转化速率较慢。氢的正仲转化是一放热反应，转化过程中放出的热量和转化时的温度有关。为减少正仲氢转化放热造成的液氢蒸发损失，所有液氢产品中要求仲氢含量至少在95%以上，即要求液化时将正氢基本上都催化转化为仲氢。

液氢与液氧组成的双组元低温液体推进剂的能量极高，已广泛用于发射通讯卫星、宇宙飞船和太空梭等运载火箭中。液氢还能与液氟组成高能推进剂。另外，液氢还可用作新能源汽车的燃料，如宝马Hydrogen 7氢动力汽车，除配有一个容量为74升的普通油箱外，还配有一个额外的燃料罐，可容纳约8千克的液态氢。双模驱动为BMW氢能7系汽车提供了超过700公里的总行驶里程：氢驱动，200公里以上；汽油驱动，500公里。