水の融点が0 °C（精密には、0.002 519 °C）、沸点が100 °C（精密には、約99.9743 °C）という切りのよい値であったのは、水の融点と沸点を基準としてセルシウス度の目盛りを定義したからである。2019年5月までは、水の三重点の熱力学温度の1/273.16 が K（ケルビン）と定められていた。しかし、SI基本単位の再定義により、現在ではケルビンはボルツマン定数によって定義されている。
液相の水の中では分子同士が水素結合により緩やかに結合していると考えられるが、その構造の詳細は知られていない。ケンブリッジ大学の教授が1930年代「連続体モデル」を提唱、氷の時と同じように4個の分子が正四面体を作って固まっており、それが若干のゆがみがあっても同じ構造が続く連続体であるという考え方である。「ミクロ不均一モデル」は、つながった状態とつながりが切れた状態の2つが入り交じっているという考え方である。水が4°Cで最も比重が大きくなる理由を説明するために、1892年にヴィルヘルム・レントゲンによって提唱され、考えられた。2008年、理化学研究所のチームがSPring-8を使った軟X線による発光分光実験で不均一モデルとの対応を示す2つのピークを観察した。この実験では、液体構造が連続体モデルで説明できる場合、観測されるピークは1つであるが、実験結果には2本のピークが現れた。この後、Ｘ線小角散乱による実験結果などと合わせてから氷によく似た構造と水素結合に欠損のある構造の2種類の成分からなる秩序構造が水の中に存在しているという仮説が提唱されている。
通常の氷は結晶であるが、液体からの急冷、結晶氷を加圧、あるいは気相からの蒸着などの方法により、非結晶の氷が生成される。密度の違う2つの状態が存在し、それぞれ、高密度アモルファス氷、低密度アモルファス氷という。
3.984 °Cのとき最大密度999.974 95 kg·m⁻³である。氷は液体の水よりも密度が小さく（異常液体）、0 ℃かつ標準気圧（101.325 kPa）において、氷の密度は916.72 kg·m⁻³ である。したがって、固体である氷は液体の水に浮き、氷に圧力をかけると融ける。これは多くの他の分子とは異なる水の特性であり、氷の結晶構造が水分子間での水素結合によってかさ高いことによる。氷が融解して水になると、その体積は約11分の1減少する。詳細については氷の項も参照。
融点は 273.152 519 K、すなわち 0.002 519 °C である。しかし、過冷却状態になる環境下では、99.9743 °C以下の水蒸気も、0.002 519 °C以下の水も存在する。
水の色は一般に無色透明といわれることが多いが、実際には水分子の赤外吸収スペクトルが可視領域に裾野を引き、赤色光をわずかに吸収するので、ごくわずかな青緑色を呈する。海などの厚い層を成す水および巨大な氷が青いのはこれによる。ただし、重水（D₂O）は無色である（水の青#重水の色）。
天然の水には、約 0.031 146 %の重水が含まれている。その大部分である 0.031 069 %がHDO（正確には HD¹⁶O）分子である。
マサチューセッツ州グロトンのローレンスアカデミー高校からコロラド大学ボルダー校に進み、2004年から2008年まで在籍した。その間、1試合平均17得点、5.5リバウンドを記録した。また4年間で通算得点2,001点を挙げ、大学史上最多得点記録を塗り替えた。2008年の夏、ロビーはイスラエルのビネイ・ハシャロン（ビネイ・ヘルツリーヤ）と契約し、翌2009年-2010年のシーズンには同じくイスラエルのマッカビ・ハイファBCでプレーした。2010年のNBA・サマーリーグではデンバー・ナゲッツでプレイした後、ドラフト指名を受けNBADLのリオグランデバレー・バイパーズと契約し58試合に出場、1試合平均15.3得点を挙げた。しかし2011年にNBAがロックアウトを実施したことも影響し、NBAのチームからのオファーがあったにも関わらず契約は叶わなかったその後はメキシコ、フランス、アルゼンチン、韓国KBLの原州東部プロミ、ベネズエラ、プエルトリコのチームでプレイ。2013年9月に秋田ノーザンハピネッツとの契約に合意した。2013-14シーズンは主にシックスマンとして出場し、10月26日の信州ブレイブウォリアーズ戦で34得点を挙げるなどチームの得点源として活躍し、レギュラーシーズン1試合平均で、リーグ5位の20.1得点、同3位の1.9スティールを記録。リーグの最優秀シックスマン賞を受賞した。プレーオフでは、カンファレンスファイナルで富山グラウジーズを相手に27得点、10リバウンド、5スティールを記録し東地区優勝に貢献。琉球ゴールデンキングスとのファイナルでは敗れたものの17得点を挙げた。bjリーグ 2015-16までの3シーズンを秋田で過ごした後、2016-17シーズンには三遠ネオフェニックスに移籍し14試合に出場、1試合平均10.9得点を挙げたが、11月15日に解雇された。12月、大阪エヴェッサに加入。39試合に出場し1試合平均8.0得点をあげた。2017年6月、ベネズエラ、リーガ・プロフェッショナル・バロンセストのマリノスBBCと契約。2018年3月にはメキシコ、リーガ・ナシオナル・バロンセスト・プロフェッショナルのソレス・デ・メヒカリに加わった。2018年7月29日、Bリーグ、B2中地区の信州ブレイブウォリアーズと契約した。