衍射发现H-H键的键长增加到81-82pm，相比自由的氢分子增加了约10%。一些有多个氢配体的配合物，也就是聚合型氢化物 (例如氢化铝)，也展现出更弱的H-H作用。科学家建议键长小于100pm意味着明显的双氢特征，而距离大于100pm更应该被认为是氢负离子配合物。
表征.更好地研究双氢配合物的方法是中子衍射。中子与氢原子产生强烈的相互作用，可以据此推断出它们在晶体中的位置。在一些情况下，双氢配合物可以用X射线晶体学来研究，但是大量存在的金属原子能够强烈散射X射线，影响了分析。核磁共