较小的气体疏水分子被水分子组成的笼形结构包围，通过氢键连接。换言之，笼形水合物属于，其中主体分子为水分子，客体分子一般为气体。若没有客体分子的支撑作用，这类化合物的晶体结构便会坍塌为冰或水的结构。绝大多数相对分子质量较低的气体都能形成笼形水合物，比如O、H、N、CO, CH、HS、Ar、Kr、Xe等。一些高级烃类以及氟利昂也能形成笼形水合物。
结构.气体水合物通常有两种立方晶体结构，分别称为I类（sI）和II类（sII），，它们的空间群分别为formula_1与formula_2。