内的两个氢同位素氘，比一般氢原子有各多一个中子，因此造成重水分子的质量比一般水要重。地球上水中的氢原子大约有6,400分之一是氘。由于普通水和重水都是由相同数量的氢和氧原子组成，两者的化学反应皆会接近相同。但在物理上，重水的凝固点（即固态水的熔点）和沸点比普通水稍高，在一个大气压力下，重水的凝固点是摄氏3.82度，沸点是摄氏101.4度，密度为1.1056g/cm。有另一种重水称为半重水，HDO，它只有一个氢原子是多一个中子的重氢。一般的半重水都并不纯正，通常是50%HDO，25%的HO 及 25%