La cohésion est l’attraction entre les molécules du même type, comme les molécules d’eau. L’oxygène partiellement chargé négativement d’une molécule d’eau se lie à l’hydrogène partiellement chargé positivement d’une deuxième molécule d’eau grâce à des liaisons hydrogène. Chaque molécule d’eau peut former jusqu’à quatre liaisons hydrogène avec d’autres molécules d’eau.

Sur une surface, lorsque plusieurs molécules d’eau s'assemblent par le biais de la cohésion, une gouttelette se forme. L’eau ne s’étale généralement pas le long de la surface. C’est parce que les molécules d’eau sont plus attirées entre elles que par les molécules qui composent la surface ou l’air environnant.

La tension superficielle résulte de la cohésion. Les araignées d’eau, également connues sous le nom de patineurs d’eau, sont des insectes qui utilisent ce phénomène pour marcher sur l’eau. La tension superficielle se produit à l’interface entre l’eau et l’air (c.-à-d. la surface de l’eau). Là encore, les molécules d’eau sont plus attirées les unes aux autres qu’elles ne le sont par les molécules dans l’air. Ainsi, les molécules d’eau à la surface forment des liaisons avec les molécules d’eau voisines à côté et en dessous d’elles. Comme les molécules d’eau à la surface ne peuvent pas former de liaisons avec d’autres molécules d’eau d’un côté (le côté le plus proche de l’air), elles forment des liaisons plus fortes avec les molécules d’eau voisines. Les molécules fortement liées ont une surface comprimée, créant des gouttelettes sphériques de molécules d’eau. La tension superficielle élevée de l’eau et la flottabilité des pattes de l'araignée d’eau permettent à l’insecte de rester à la surface de l’eau.

Le mercure est une autre molécule cohésive qui peut être facilement observée. Dans un récipient en verre, le mercure ne s’étale pas et ne mouille pas le verre parce que les forces cohésives entre les molécules de mercure sont plus fortes que les forces adhésives entre le mercure et le verre. Bien que l’eau soit très cohésive, elle a également une affinité pour la silice. Ainsi, l’eau se disperse uniformément dans le fond d’un récipient en verre.