Postupné poznávání vodíku jako prvku v průběhu 16. a 17. století je těsně spjato s přeměnou středověké alchymie v moderní chemii jako exaktní vědní obor. Až do konce 18. století byl tento prvek komplikovaně spojován s pojmem flogistonu. Vznik hořlavého plynu při reakci kyseliny sírové se železem pozoroval už R. Boyle (1671). Plynný vodík identifikoval jako první H. Cavendish (1766), který současně dokázal, že voda je sloučenina vodíku s kyslíkem (počátkem roku 1784 sdělil svůj objev členům anglické Královské chemické společnosti slovy: Je rozumné se domnívat, že deflogistonovaný vzduch je pouze voda zbavená svého flogistonu. a voda se skládá z deflogistonovaného vzduchu spojeného s flogistonem.). V letech 1810-1815 zjistil H. Davy, že vodík je nezbytnou součásti kyselin. Napravil tak omyl A. L. Lavoisiera, který za takový prvek pokládal kyslík (omyl dal kyslíku dodnes užívané jméno znamenající kyselinu tvořící). S vodíkem souvisela i řada dalších významných mezníků ve vývoje chemie – vznik elektrolytické disociační teorie (S. A. Arrhenius, W. Ostwald, 80. léta 19. století), zavedení pojmu pH (S. P. L. Sörensen, 1909), zjištění významu vazbyvodíkovými můstky (1920), formulace Brönstedovy teorie kyselin a zásad (1923) a objev protonové jaderné magnetické rezonance (1H-NMR, 1946).