氢气产生生物学效应可从两个方面考虑，一是作为调节性物质，二是作为代谢参与物质。根据目前的研究，氢气是选择性中和羟基自由基，这是需要氢气参与化学反应的，但这并不是身体内基本的代谢途径，仍是属于减少氧化损伤的调节性层面。或者这种反应本身不具有生物效应，而只具有减少羟基自由基，抑制其损伤效应的间接效应，不是真正意义的参与代谢。参与基本代谢过程的典型物质如葡萄糖和氧气，对细胞生理功能的影响具有极端重要的地位，这些物质的水平也会影响细胞的基本生理功能，身体一定会围绕这些物质的浓度调节建立一套体系，身体也一定会对这些物质水平的改变产生剧烈的反应。比如葡萄糖的跨细胞转运就有专门的葡萄糖转运蛋白，调节血糖水平就有胰岛素和胰高血糖素等多种重要激素，低血糖会导致大脑丧失基本功能，高血糖也会导致糖尿病危害身体健康。氧气水平调节也是身体重要的调节功能，氧气不足也会产生一系列急性和慢性反应，严重低氧可以导致身体功能丧失甚至生命危险。一氧化氮则是调节层面的生物分子，其地位远远不如氧气和葡萄糖的地位，但对血管张力、神经和免疫系统功能的调节也是不可或缺的因素。是否参与代谢的最重要区别是参与反应是否是生物生存所必需，是否具有具体代谢调节模式。
在细菌的世界，氢气的地位类似于葡萄糖在人类的地位，不仅细菌可以合成氢气，也能利用氢气产生能量物质，成为细菌维持生命的物质基础。但是在复杂的多细胞生物如人类，氢气并没有确定是否可以被代谢或制造，虽然发现具有许多生物学效应，解释和理解这些效应只从调节作用角度出发，主要是不能明确氢气是否能被人体这种复杂生物组织代谢和合成，如果能代谢或合成，氢气的作用地位一下子会上升到很高水平。可惜这方面的研究比较少，目前无法确定氢气在高等生物组织内的代谢细节，如细胞是否能分解氢气，是否能制造氢气，分解和制造氢气的分子细节等。
高等生物是从低等生物进化来的，低等生物的代谢途径往往在高等生物有体现。氢气在低等的微生物领域的地位如此关键，这些代谢过程难道就不会出现在高等生命生化过程中。对氢化酶和线粒体电子传递链复合物的分子进化研究发现，复合物I和氢化酶在进化上具有同源性。这强烈暗示，复合物可能存在氢气代谢的类似结构。甚至可能是代谢氢气的重要部位。
关于氢气在高等生物体系内的代谢情况，有两个方面的研究，一是对进入身体内的氢气释放量进行分析，如果进入的量多，释放的量少，则可以提示氢气被体内组织消耗。2007年《自然医学》关于氢气的奠基性研究论文中就使用了这个逻辑证明脑组织内氢气被消耗。另一方面就是利用氢的天然同位素进行标记，半个世纪前的研究曾经使用氚标记氢气，研究发现肠道内细菌是动物氧化氢气的主要部位，但同时发现哺乳动物某些器官如脾脏也能比较快速氧化氢气，这一研究比较明确地证明高等生物如大鼠组织也具有代谢氢气的作用，但是这些研究并没有引起生物学领域的重视，甚至今天的氢气生物学领域都没有重视这一研究，比较重要的依据是最近研究氢气效应的学者并没有引用这些关键文献。同位素标记研究也有使用氘气的，2015年的一项研究使用腹腔注射氘气，通过分析动物血液内水中氘水平作为氘被氧化代谢的证据，发现氘气腹腔注射后很高比较被氧化代谢。但是考虑到腹腔内肠道内细菌能快速分解氢气，这一研究并不能排除氢气先被细菌氧化后被肠道黏膜吸收进入血液的，这给氢气是动物自身细胞代谢带来非常大的不确定性。
