水，是自然界中我們賴以生存的物質。
我們知道，水分子由兩個氫原子和一個氧原子構成。而氫在自然界中，有三種天然的同位素：氕氘氚。它們的區別在於：氕，也就是俗稱的氫，氕原子中不含中子，只有一個質子和一個電子，這是常見的氫同位素，在地球上的豐度高於99.98%。氘，是氫的另一種穩定同位素，在地球上的豐度小於0.02%，其原子核含有一個質子和一個中子，由於比氫多了一顆中子，原子質量比普通氫原子重，也被稱為重氫。氚的原子核由一顆質子和兩顆中子組成，也叫超重氫，不過它會發生β衰變變成氦-3，其半衰期為12.43年，因此並不穩定，其含量也通常忽略不計。氘是氫的穩定同位素，因此自然界中，就存在兩個氘原子和一個氧原子組成的水分子，這種水，我們就叫做重水。而普通的氫原子構成的水，也被稱為輕水（自然水）。當然，還有一種可能是水分子中，存在一個氫原子和一個氘原子，這種水，被稱為半重水。
重水在地球上的天然水中，重水的含量約佔0.0156%,6400分之一。現在較大規模地生產重水的方法，有電解法，蒸餾法，化學交換法，此外，還有在開發中的吸氫合金吸附分離法和雷射分離法等。目前生產重水最經濟的方法是化學交換法，其中，利用硫化氫和水的雙溫交換過程，是目前工業規模生產低濃度重水的主要方法。即使如此，製備重水還是會消耗大量的電能，提煉一千克重水比熔煉一噸鋁所需要的電能還要多三倍，因此重水的價格也非常貴。
在外觀上，重水和普通的水幾乎沒有區別，都是無色無味的透明液體，不過由於組成重水的氘原子比氫原子多一個中子，因此重水的分子質量比一般的水要重。取50毫升的蒸餾水，通過稱量，是49.84克（水在4℃時的密度才是1克每立方釐米，小於或者大於4℃的水的密度，都略小於1克每立方釐米），而50毫升的重水，質量接近55克。除了密度，重水的凝固點（即固態水的熔點）和沸點比普通水稍高。在一個大氣壓下，重水的熔點是3.82℃沸點是101，4℃。
氘氣與氫氣燃燒對比由於動力學同位素效應，它們的化學反應速率會略有不同，比如和金屬鈣的反應，重水和鈣反應會產生大量的熱量，並釋放出氘氣，氘氣和氫氣一樣，都能在空氣中很好的燃燒。它們燃燒的火焰有明顯的區別，氫氣燃燒的火焰整體偏藍，顏色比較均勻，頂部略微呈紅色，氘氣燃燒的火焰底部偏藍，而頂部更黃，重水也可以和碳化鈣反應生成氘代乙炔，它燃燒時的火焰，和普通乙炔相比，更白，但是會更短。
一般來說，重水並不屬於有毒物質，水佔人體總重量的70%，而這些水中有6400分之一是重水，一個體重60千克的人體內，含有9克左右的重水或者含氘的化合物是很正常的，少劑量的飲用重水是沒有問題的。實際上，重水和氘在研究化學和生理變化中是一種寶貴的示蹤材料用氘替代普通氫，可以研究動植物消化和新陳代謝過程，比如通過測定飲用過大量稀重水的人，尿中的氘含量就知道水分子在人體中停留時間平均為14天。但是重水的氘氧鍵比普通水分子中的氫氧鍵更強這就意味著斷開這些化學鍵需要更多能量，這會讓化學反應變慢，人體內的代謝需要的是輕水，攝入過多的重水也會危害人體健康。實驗表明，當老鼠體內的水含量有三分之一是重水時，就會造成死亡，我們還不清楚到底多少含量的重水會導致一個人死亡，但科學家估計攝入超過身體總水量的10%就會開始生病。
重水的主要用途是在核反應堆中做「減速劑」減小中子速度，控制核裂變過程，同時也是冷卻劑，輕水（普通水）也可以作減速機，但因為輕水會吸收中子，因此輕水反應堆必須使用濃縮鈾，而不能使用普通鈾，否則將不能達到臨界質量，重水反應堆不但可以使用普通鈾，而且會把鈾238轉化成為可製作核彈的鈽，納粹德國，印度，巴基斯坦，以色列，朝鮮都是以這樣方法製造核燃料，同時，重水還可以被用來提取製造氫彈所需的氘和氚，因此為了防止核武器擴散，重水的生產和出售在很多國家都受到限制。