Polarna veza je vrsta kovalentne kemijske veze u kojoj je elektromagnetski naboj molekule podijeljen između oba kraja; tj. jedan kraj molekule ima ukupni pozitivan naboj, a drugi kraj ima ukupni negativan naboj. Povezivanje pozitivnih i negativnih naboja u odvojenim molekulama omogućuje im da se međusobno vežu. Vjerojatnost da će atomi formirati polarnu vezu ovisi o ponašanju valentnih elektrona pri interakciji s drugim atomom. Valentni elektroni su oni na atomu koji se mogu povezati s drugim atomima. Ove vrste veza su bitne za stvaranje složenih molekularnih struktura; nabijene molekule djeluju kao spojevi složenijih spojeva.
Kovalentne veze nastaju kada se dva atoma sretnu i imaju sličnu količinu elektronegativnosti, što je sklonost elektrona da se privlače u valentnu ljusku preko jezgre i tako akumuliraju negativni neto naboj. Valentna ljuska ili elektronska ljuska je vanjska ljuska atoma. Svojstvo elektronegativnosti djelomično ovisi o broju elektrona u valentnoj ljusci, kao io udaljenosti elektrona od atomske jezgre. Veći broj elektrona u valentnoj ljusci povećava količinu, dok je udaljenost od jezgre smanjuje. Fluor je najelektronegativniji element.
Kada se dva atoma sretnu i jedan ima veću elektronegativnost, elektroni se kreću u valentnu ljusku atoma s nižom elektronegativnošću i tamo provode većinu vremena, iako mogu provesti kratke periode kružeći oko svog izvornog atoma. Dva atoma postaju dio molekule, a kraj molekule koji u prosjeku sadrži najviše elektrona postaje negativno nabijen, dok suprotni kraj postaje pozitivno nabijen.
Najjednostavniji primjer polarne veze je molekula vode, koja se sastoji od atoma s dva vodika vezana na atom s jednim kisikom. Atom vodika sastoji se od jednog protona i jednog elektrona, ali budući da prva valentna ljuska može zadržati dva elektrona, atomi vodika se najčešće vežu u parove i stvaraju dihidrogen. Iako su dva vodikova atoma povezana, oni i dalje mogu primiti još jedan elektron. U međuvremenu, kisik sadrži osam protona i osam neutrona; prva dva elektrona zauzimaju najnutarnju elektronsku orbitalnu ljusku, ostavljajući šest u valentnoj ljusci s dva dostupna utora. Atom vodika i atom kisika dijele par elektrona između sebe, a atom kisika uzima elektrone većinu vremena.
Polarna veza u vodi postoji jer vodik ima nižu elektronegativnost, na što izravno utječe broj elektrona koje nastoji povući na sebe u kovalentnoj vezi: jedan prema dva kisika. Elektroni kruže oko atoma kisika i stoga mu daju negativan naboj na tom kraju molekule. U cjelini, molekule stvorene iz polarne veze su električno neutralne, ali su njihovi naboji koncentrirani na suprotnim stranama. Ovo je poznato kao dipol.