Основна група білків знаходиться в водному оточенні. Між атомами O і H існує сильні водневі зв'язки, що утворюються коли водень (H, найпростіший елемент) пов'язаний з одним атомом, який притягує електрон, і при цьому наближається до іншого атому, теж притягати електрони. Але атом вуглецю (C) недостатньо сильно притягує електрон, тому і не утворює водневих зв'язків.
У білках є багато амінокислот з вуглеводневими бічними групами. І саме ці групи, боячись води і тікаючи від неї, утворюють гидрофобное ядро білкової глобули.
Ми вже побічно стосувалися цього принципу, коли розглядали ентропію. При прояві гидрофобного ефекту ентропія води падає, тому що молекули амінокислоти білка загороджують своєю поверхнею частина простору і тим самим загрожують порвати водневі зв'язку води, але тільки в тому випадку, якщо молекула H буде повернута до амінокислоти.
Вода не хоче жертвувати своєю стабільністю, яка зменшиться якщо розірвуться зв'язку. Тому, щоб уникнути втрати H-зв'язків, молекули вивертаються і частково заморожують поруч з гідрофобною поверхнею амінокислоти свободу своїх теплових рухів. Утворюється стабільне середовище проживання білка.
Тому вода H-зв'язків не втрачає, але платить за це своєю ентропією. При цьому втрата вільної енергії на порядок менше, ніж коштувала б втрата H-зв'язків.
Таким чином, білок не розчиняється у воді і не зав'язує з нею зв'язків, тобто вільний від неї, але в той же час вода також накладає умови на те як повинні розміщуватися амінокислоти в білку.
Отже, гідрофобний ефект бере на себе 90% роботи по створенню білкової глобули, згортаючи первинну ланцюг у вторинні і третинні структури білка. Правда сам по собі він не може створити твердий білок, він створює лише розплавлену білкову глобулу, тобто гідрофобний ефект змушує амінокислоти триматися разом, що потім викликає інші процеси, які вже надають більш точну форму білків.