プロトン性溶媒中で亜鉛など還元力が高い金属を作用させると、ハロゲン化物は金属から一電子を受け取りアニオンラジカルとなり、ハロゲン化物イオンの遊離とプロトン化を経て水素化された生成物を与える。液体アンモニア中で芳香族化合物にアルカリ金属を作用させるバーチ還元では、一電子移動によりアニオンラジカルが発生し続いてプロトン化を受け、最終的に二水素付加体が得られる。これらのように、一電子移動を鍵段階とする一連の還元反応を一電子移動型還元と呼ぶ。
水素原子の付加に使用可能な置換反応、付加反応は多岐にわたるので、この項では詳細には取り上げない。定義により水素化反応は還元反応の一部分を占めるので、一覧で示された各項目と共に還元反応の項も合わせて参照いただきたい。
金属錯体に水素分子が酸化的付加して生成するジヒドリド錯体、あるいはそこから還元的脱離でヒドリド配位子1つとアニオン性配位子1つが結合して脱離したモノヒドリド錯体が活性種となって進行する反応機構が考えられている。ウィルキンソン触媒ではジヒドリド錯体にオレフィンが π 配位した後、オレフィンが金属-水素結合に挿入反応してアルキル錯体となり、アルキル配位子がもう一つのヒドリド配位子と還元的脱離して生成物のアルカンとなる。脱離後の触媒には水素分子が酸化的付加することで再びジヒドリド錯体が再生する。酢酸ルテニウム系の触媒ではモノヒドリド錯体にオレフィンが π 配位した後、オレフィンが金属-水素結合に挿入反応してアルキル錯体となるところまでは同じである。ここで水素分子の酸化的付加が起きてジヒドリド錯体となり、このヒドリド配位子とアルキル配位子が還元的脱離して生成物のアルカンとなり、同時にモノヒドリド錯体が再生する。ホスフィン-エチレンジアミン-ルテニウム錯体では、カルボニル基はルテニウムには配位せずエチレンジアミンのアミノ基との水素結合により結合しているとされている。ここで H−Ru−N−H・・・O=C がちょうど6員環を形成する形になり、ヒドリド配位子がカルボニル炭素を攻撃して水素化反応が進行する。
ウィルキンソン触媒を代表とする白金族金属と配位子との錯体を用いた均一系金属触媒が接触水素化に用いられる。特にキラルな配位子を使うことにより、エナンチオ選択的還元の領域でよく用いられている。
実験室レベルでは炭素-炭素多重結合の水素化や保護基として使用したベンジル基の脱保護に使用される。そのほかの反応では、より簡便なヒドリド還元が使用されるのが普通で、水素化が行なわれることは現在では少ない。一方で、不均一系触媒による接触水素化反応は工業的にもっとも多く使用されている還元反応である。石油の接触改質、接触分解プロセス内における水素化、窒素の水素化によるアンモニアの合成、一酸化炭素の水素化によるメタノールの合成などは特に大規模に行なわれている水素化の例である。 不飽和脂肪酸の水素添加は、マーガリンの製造など食用油脂加工の領域でごく普通に行われている。またエステルからアルコールへの水素化など、高圧を要するため実験室レベルではまず行なわれない反応も、工業的には油脂から得られる高級脂肪酸から高級アルコールの製造などに一般的に使用されている。
2003年以降は、事件当時の東村山署副署長(提訴時は退職)が矢野らを提訴したものが多数を占める。しかし、これらはいずれも記事や発言による名誉毀損に対して損害賠償を求めるものであり、第一に名誉毀損の成否が検討され、次いで公益性・公共性、そして真実性または相当性(真実相当性、真実と信ずるに足りる事情)が検討された。万引き事件・アリバイ工作については被疑者死亡で捜査が中断しており、転落死については不明な点が多いため、高度の蓋然性が求められる真実性は、どちらの主張にしても認められたことがなく、訴訟の形式的な勝敗はもちろん、判決中の判断においても、自殺説・謀殺説の真実性を認めた判断は示されていない。万引き・アリバイ工作・自殺については複数の裁判で相当性が認められているが、万引きでっち上げ・アリバイ工作捏造・謀殺については相当性すら一度も認められたことがない。ただし、矢野・朝木直子の著書『東村山の闇』や矢野らが実質的に経営している多摩レイクサイドFMでの放送の内容を東村山署元副署長が提訴した裁判で「謀殺の可能性を示す証拠がある」ことの相当性は認められたことがある。特に、元東村山署副署長が矢野・朝木直子らのウェブサイト『創価問題新聞』の記述を提訴した裁判の高裁判決(2009年1月29日)では、「万引き当日の朝木明代の服装」「上腕の内出血」を含む被告側の根拠はことごとく反駁され、万引き冤罪・他殺を信じる相当性はないとされた(矢野・朝木直子らの敗訴・同年7月3日に確定)。なお、矢野・朝木直子らは、この判決確定の11日後に原告・被告が同じ別の裁判(ただし、論点は異なる)で矢野・朝木直子が勝訴したことにより、この高裁判決は「最終的にすべて否定されている」として、判決を下した裁判官の処分を訴えた。矢野らは「自殺の真実性が確定すること」を「自殺説」、「自殺と完全に認定できないこと」ないし「謀殺の可能性があると信じても止む得ない事情がある」ことを「謀殺説」と定義している。この定義に基づいて、月刊誌『潮』の記述を名誉毀損として訴えた裁判において自殺説の真実性が認定されなかった(ただし相当性は認定)ことをもって「謀殺説」が認定された、と主張している。また、上記の『東村山の闇』の記述をめぐる裁判の判決(2009年7月)で「謀殺の可能性を示す証拠がある」ことの相当性が認められたことで、最終的に「謀殺説」が確定したともしている。