Waterstofion, strikt genomen, de kern van een waterstofatoom die gescheiden is van het bijbehorende elektron. De waterstofkern bestaat uit een deeltje met een positieve elektrische lading, een proton genaamd. Het geïsoleerde waterstofion, voorgesteld door het symbool H+, wordt daarom gewoonlijk gebruikt om een proton voor te stellen. Omdat de kale kern zich gemakkelijk kan verbinden met andere deeltjes (elektronen, atomen en moleculen), kan het geïsoleerde waterstofion alleen bestaan in een bijna deeltjesvrije ruimte (hoog vacuüm) en in de gasvormige toestand.
In het algemeen wordt de term waterstofion gebruikt om te verwijzen naar het waterstofion dat aanwezig is in wateroplossingen, waarin het bestaat als de gecombineerde molecule H+-H2O.
De formule H+-H2O wordt ook wel geschreven als H3O+ en duidt het hydronium- of oxoniumion aan. De hoeveelheid waterstofion aanwezig in een wateroplossing wordt gebruikt als maatstaf voor de zuurgraad van een stof; hoe hoger de concentratie waterstofion, hoe zuurder de oplossing en hoe lager de pH. Zie ook pH.