Polarna vez je vrsta kovalentne kemične vezi, pri kateri je elektromagnetni naboj molekule razdeljen na oba konca; to pomeni, da ima en konec molekule celoten pozitiven naboj, drugi konec pa negativni naboj. Povezava pozitivnih in negativnih nabojev v ločenih molekulah omogoča, da se vežejo med seboj. Verjetnost, da atomi tvorijo polarno vez, je odvisna od obnašanja valenčnih elektronov pri interakciji z drugim atomom. Valenčni elektroni so tisti na atomu, ki lahko tvorijo vezi z drugimi atomi. Te vrste vezi so bistvene za tvorbo kompleksnih molekularnih struktur; nabite molekule delujejo kot stičišča bolj kompleksnih spojin.
Kovalentne vezi nastanejo, ko se dva atoma srečata in imata podobno količino elektronegativnosti, kar je težnja elektronov, da se preko jedra pritegnejo v valenčno lupino in tako naberejo negativni neto naboj. Valenčna lupina ali elektronska lupina je zunanja lupina atoma. Lastnost elektronegativnosti je delno odvisna od števila elektronov v valenčni lupini, pa tudi od oddaljenosti elektronov od atomskega jedra. Večje število elektronov v valenčni lupini poveča količino, medtem ko jo oddaljenost od jedra zmanjša. Fluor je najbolj elektronegativen element.
Ko se srečata dva atoma in ima eden večjo elektronegativnost, se elektroni premaknejo v valenčno lupino atoma z nižjo elektronegativnostjo in tam preživijo večino časa, čeprav lahko kratek čas preživijo kroženje svojega prvotnega atoma. Dva atoma postaneta del molekule in konec molekule, ki v povprečju vsebuje največ elektronov, postane negativno nabit, nasprotni konec pa pozitivno.
Najenostavnejši primer polarne vezi je molekula vode, ki je sestavljena iz atoma z dvema vodikoma, vezanim na atom z enim kisikom. Atom vodika je sestavljen iz enega protona in enega elektrona, ker pa lahko prva valenčna lupina zadrži dva elektrona, se vodikovi atomi najpogosteje vežejo v pare in ustvarijo divodik. Čeprav sta dva vodikova atoma povezana, lahko še vedno sprejmeta še en elektron. Medtem kisik vsebuje osem protonov in osem nevtronov; prva dva elektrona zasedata najbolj notranjo elektronsko orbitalno lupino, šest pa jih pušča v valenčni lupini z dvema razpoložljivima režama. Atom vodika in atom kisika si delita par elektronov, pri čemer atom kisika večino časa prevzame elektrone.
Polarna vez v vodi obstaja, ker ima vodik nižjo elektronegativnost, na kar neposredno vpliva število elektronov, ki jih nagiba k sebi v kovalentni vezi: enega proti dveh kisikovih. Elektroni krožijo okoli atoma kisika in mu zato dajejo negativen naboj na tem koncu molekule. Kot celota so molekule, ustvarjene iz polarne vezi, električno nevtralne, vendar so njihovi naboji koncentrirani na nasprotnih straneh. To je znano kot dipol.