固態氫是元素氫的固態，通過將溫度降低到氫的熔點 14.01 K（-259.14 °C；-434.45 °F）以下來實現。 它于 1899 年由 James Dewar 首次收集，并以 Sur la solidification de l'hydrogène（英文：On the solidification of hydrogene）為題發表于 Annales de Chimie et de Physique，第 7 輯，vol. 18, Oct. 1899. 固態氫的密度為 0.086 g/cm3，是密度最低的固體之一。

在低溫和高達約 400 GPa 的壓力下，氫形成一系列由離散的 H2 分子形成的固相。 xxx階段發生在低溫和低壓下，由自由旋轉的 H2 分子的六角密排排列組成。 在低溫下增加壓力后，會在高達 110 GPa 時轉變為階段 II。 II 相是一種對稱性破缺結構，其中 H2 分子不再能夠自由旋轉。 如果在低溫下進一步增加壓力，則在約 160 GPa 時會遇到 III 相。 在升高溫度時，在高于 220 GPa 的壓力范圍內，在幾百開爾文的溫度下會發生向 IV 階段的轉變。

識別固體氫分子不同相的原子結構極具挑戰性，因為氫原子與 X 射線的相互作用非常微弱，在金剛石砧座中只能獲得少量固體氫樣品，因此 X 射線衍射提供的信息非常有限 有關結構的信息。 然而，可以通過尋找樣品拉曼光譜的突然變化來檢測相變。 此外，原子結構可以從實驗拉曼光譜和xxx性原理建模的組合中推斷出來。

密度泛函理論計算已用于搜索每個相的候選原子結構。 這些候選結構具有低自由能和與實驗光譜一致的拉曼光譜。 然后使用量子蒙特卡羅方法和非諧振動效應的xxx性原理處理來獲得這些結構的相對吉布斯自由能，從而獲得與實驗合理定量一致的理論壓力-溫度相圖。 在此基礎上，Phase II被認為是P21/c對稱的分子結構； III 相是（或類似于）C2/c 對稱結構，由扭曲的六邊形排列的分子平面層組成； IV 相是（或類似于）Pc 對稱結構，由交替的強鍵合分子層和弱鍵合的類石墨烯層組成。