氫的生物效應也開始受到學術界的重視。在太田成男教授帶領下，日本醫科大學老年病研究所從2003年開始氫氣治療疾病的相關研究。經過將近4年的潛心研究，2007年7月，他們終於證明呼吸少量氫氣具有強大的針對性抗氧化作用，通過中和毒性自由基，顯著減少腦缺血再灌注損傷導致的腦梗死。他們的研究論文以論著形式發表在世界著名雜誌《自然醫學》上，隨後他們又發表呼吸少量氫氣能治療肝臟和心臟缺血的研究。

這些日本學者的研究徹底改變了學術界對氫氣的認識，引起各界迴響，並迅速引起日本、美國和中國等國家學者的廣泛關注，紛紛探討研究氫的醫療效果。直至2017年，關於氫分子醫學的臨床研究論文、著作書籍已有超過超過3000篇。