疏水相互作用是分子生物學和生物物理學中的一個重要概念，主要描述的是非極性分子（如疏水基團）與水分子之間的相互作用。
當非極性分子（如蛋白質中的疏水側鏈）聚集在一起，形成疏水核心，避免與水分子接觸時，就發生了疏水相互作用。這種相互作用在維持蛋白質的三維結構和穩定性方面起著關鍵作用，因為水分子之間的相互作用比水與其他非極性分子之間的作用更強。因此，疏水基團會儘量遠離水分子，形成較為有序的結構，這一過程在熱力學上是不利的，因為它導致熵的減少。
此外，疏水相互作用不僅限於蛋白質的內部結構，還包括在水中分離的疏水性基團之間的相互聚集，從而減少它們與水的接觸面積。這種相互作用在生物大分子的構象變化、蛋白質摺疊、酶與底物的結合以及生物膜的形成等多種生物過程中起著重要作用。