氫分子可以通過氫氣吸入、飲用富氫水、注射富氫鹽水、眼部滴入富氫液、富氫水沐浴、口服產(chǎn)氫藥物或氫誘導(dǎo)劑等方式進(jìn)入機(jī)體，彌散到各內(nèi)臟器官。國內(nèi)外許多種疾病的動物模型實(shí)驗(yàn)中都已觀察到其治療效果。
1. 氫氣吸入
氫氣可以在通風(fēng)環(huán)境下以安全的濃度（4%以下或75%以上）使用，借助氫氣濃度監(jiān)測儀，可以較容易地控制氫氣的濃度。目前可利用電解水生成氫氣裝置，通過面罩或鼻導(dǎo)管為患者提供氫氣。
市面上銷售的每分鐘產(chǎn)氣量為300毫升的氫氣機(jī)，吸入人體的氫氣濃度約為2%；每分鐘產(chǎn)氣量為600毫升的氫氣機(jī)，吸入人體的氫氣濃度約為4%；每分鐘總產(chǎn)氣量為3升的氫氧機(jī)（氫氣量：氧氣量=2：1），吸入人體的氫氣濃度約為10%。
2007年日本醫(yī)科大學(xué)報(bào)道了對腦血栓大鼠施用濃度為2%的氫氣干預(yù)，發(fā)現(xiàn)腦缺血損傷的體積顯著減少。他們還報(bào)道了用2%濃度的氫氣治療大鼠心肌缺血的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示氫分子降低了缺血性心臟病的發(fā)生率。
在肺的缺血再灌注損傷、失血性休克和高氧肺損傷等疾病動物模型實(shí)驗(yàn)中也都可以看到氫氣治療的有效性。
2008年，美國匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心給小鼠用面罩吸入2%濃度的氫氣，發(fā)現(xiàn)該做法可減緩移植物誘導(dǎo)的炎癥介質(zhì)白細(xì)胞介素（interleukin，1L）-1β、1L-6和腫瘤壞死因子 (tumor necrosis factorTNF)-a的上調(diào)，顯著降低脂質(zhì)過氧化及中性粒細(xì)胞募集。
2019年，日本千葉大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究了大鼠持續(xù)吸入3%濃度的氫氣后體內(nèi)氫氣的分布情況，發(fā)現(xiàn)氫氣可以快速且自由地?cái)U(kuò)散到各臟器中，5分鐘左右在大鼠肝和腦中的濃度達(dá)到峰值。
2. 飲用富氫水
富氫水制備方便且安全性高，便于臨床應(yīng)用及推廣。
目前常用的制備方法有以下4種：

①電解法：通過電解水，同時(shí)產(chǎn)生氫氣與氧氣，通常氫氣在水中的飽和濃度大約為1.6毫克/升。
②鎂濾芯制氫：在濾芯中加入金屬鎂，當(dāng)水流過濾芯時(shí)，經(jīng)置換反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。不過，隨著使用次數(shù)增加，濾芯被氧化，其制氫能力會下降。
③氫棒制氫：基本原理同鎂濾芯制氫，使氫棒(含金屬鎂)與水在密閉容器中反應(yīng)，氫棒周圍產(chǎn)生氫氣，但多次使用會因鎂被氧化而使效果下降。
④高壓溶解法：使用高壓和特殊工藝將高濃度的氫氣溶解在水中并密封保存，高壓下氫氣在水中的濃度可達(dá)3毫克/升以上。
2009年美國波士頓福賽斯研究所報(bào)道，給患有炎癥性腸病的小鼠飲用富氫水，其腸道炎癥得到明顯改善。
2009年日本九州大學(xué)報(bào)道，通過讓小鼠飲用富氫水成功地減輕了藥物誘發(fā)的帕金森病的癥狀。
2010年美國匹茲堡大學(xué)報(bào)道，讓腎臟移植后的小鼠每天飲用富氫水，可保持其腎功能并預(yù)防慢性排斥反應(yīng)的發(fā)生。
2012年日本岡山大學(xué)發(fā)現(xiàn)，在非酒精性脂肪性肝炎-肝細(xì)胞癌小鼠模型中，飲用富氫水可降低肝癌的發(fā)生概率。
另外還有研究表明，飲用富氫水對緩解大鼠牙周組織衰老也有一定的幫助作用。
3. 注射富氫鹽
富氫鹽水的制備方法與制備富氫水的方法相似。
富氫鹽水中的氫濃度一般低于口服富氫水，為1毫克/升左右。與口服富氫水相比，注射富氫鹽水更易控制氫氣的濃度，同樣成本低，方便且安全。可以將溶解有氫氣的等滲鹽溶液用于靜脈或腹腔注射，將氫氣送體內(nèi)。
2009年我國海軍軍醫(yī)大學(xué)報(bào)道，腹腔注射富氫鹽水對腦缺氧的新生大鼠具有神經(jīng)保護(hù)作用。
2015年我國濰坊醫(yī)科大學(xué)發(fā)現(xiàn)，腹腔注射富氫鹽水可降低血清丙二醇水平及骨骼肌內(nèi)誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶表達(dá)水平，并提高內(nèi)皮型一氧化氮合成酶表達(dá)水平，提示富氫鹽水對受損傷的骨骼肌具有保護(hù)作用。
2016年我國哈爾濱醫(yī)科大學(xué)發(fā)現(xiàn)，在多柔比星誘導(dǎo)的心肌病大鼠模型中，腹腔注射富氫鹽水可改善心功能并減輕心肌組織炎癥細(xì)胞浸潤及心肌細(xì)胞局灶性肌溶解，提高大鼠生存率。
2018年日本愛媛大學(xué)發(fā)現(xiàn)，給聽力損失模型沙鼠靜脈注射5毫升富氫鹽水，可減少沙鼠耳蝸損傷并使其聽力部分恢復(fù)。
4. 眼部滴入富氫液
2010年日本醫(yī)科大學(xué)報(bào)道，通過在眼部連續(xù)滴入富氫液可緩解大鼠因眼壓升高而引起的急性視網(wǎng)膜缺血，減輕視網(wǎng)膜損傷。
5. 富氫水沐浴
2013年韓國延世大學(xué)研究了富氫水沐浴對皮膚光損傷的影響。無毛小鼠接受累計(jì)照射劑量為每平方厘米360~540毫焦耳的紫外線照射后會出現(xiàn)皮膚損傷，給這些光損傷的小鼠進(jìn)行富氫水沐浴，每天2次， 每次50分鐘。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，富氫水可改善小鼠的皮損情況，降低炎性細(xì)胞因子水平，減少皮膚掃描電鏡下的皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞缺陷和超微結(jié)構(gòu)改變。
2011年美國匹茲堡大學(xué)在大鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用富氫保存液對供體小腸進(jìn)行低溫浸泡，可顯著減少移植后小腸的缺血再灌注損傷。
另外在嚙齒類動物心臟移植研究中發(fā)現(xiàn)用低溫富氫器官保存液保存供體心臟，可有效改善移植后缺血再灌注導(dǎo)致的心肌損傷。