Известна изотопная разновидность воды - тяжелая вода D2O; в природных водах массовое отношение D2O: H2O = 1:6000.
Физические константы D2O отличаются от таковых для обычной воды:
Mr = 20,03;
ρ = 1,107 г/см3 (12 °C),
tпл = 3,81 °C,
tкип = +101,43 °C
Растворимость большинства веществ в тяжелой воде значительно меньше, чем в обычной воде. Тяжелая вода ядовита, так как замедляет биологические процессы в живых организмах.
Тяжелая вода накапливается в остатке электролита при многоразовом электролизе воды. Используется как теплоноситель и замедлитель нейтронов в ядерных реакторах.