Дипольность воды определяет её уникальность как растворителя: если в молекулах веществ содержатся заряженные группы атомов, они вступают в электростатические взаимодействия с молекулами воды и растворяются в ней. Такие вещества называют гидрофильными. В клетках имеется большое количество гидрофильных соединений: это соли, некоторые низкомолекулярные органические соединения (органические кислоты, аминокислоты, простые сахара), а также полимеры (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты).
Однако есть ряд веществ, которые почти не содержат заряженных атомов, и поэтому они не растворяются в воде. Их называют гидрофобными. К этим соединениям относятся, в частности, липиды (жиры).