某些类型的无氧代谢反应会产生氢气。会释出氢气的微生物一般以含铁或含镍的氢化酶作为催化剂，进行以下的可逆氧化还原反应：在丙酮酸盐发酵成水的过程中，还原当量（任何在氧化还原反应中可转移单个电子的化学物）转移时会产生氢气。生物体内氢的自然产生和消耗称为氢循环。所有光和生物所进行的光反应都会把水分解成质子、电子和氧气。在某些生物中，如和蓝绿藻等，演化出了「暗反应」的第二阶段：质子和电子通过叶绿体的特殊氢化酶还原成氢气。一些科学家正在研究用基因改造方法，使水藻和蓝绿藻的氢化酶在有氧环境下也能高效合成氢气。