Composto chimico formato da idrogeno (H) e ossigeno (O), che si combinano nella proporzione di due a uno, per dare luogo a una sostanza che, in natura, si trova allo stato liquido, aeriforme (vapore) e solido.
Nello stato liquido è inodore, insapore e incolore se in piccole quantità, mentre assume un colore verde-azzurro se si trova in grandi quantità (oceani, mari, laghi) a causa di un assorbimento selettivo delle frequenze più lunghe della parte visibile dello spettro solare.

La nota formula H₂O si trova solamente allo stato di vapore, mentre allo stato liquido e solido esisterebbero soltanto molecole associate. La molecola è un dipolo perché i due atomi di idrogeno si congiungono a quello d'ossigeno formando un angolo di 105°, e pertanto ogni atomo d'idrogeno presenta una parziale carica positiva e quello d'ossigeno una parziale carica negativa. Ogni molecola può unirsi ad altre vicine nei punti a carica opposta (l'atomo d'idrogeno con uno d'ossigeno e viceversa) e questo legame si chiama "legame idrogeno". La temperatura di fusione è di 0°C e quella di ebollizione è di 100°C, al livello del mare e alla pressione di 760 mm di mercurio. Nello stato solido, detto ghiaccio, la struttura tridimensionale è un cristallo esagonale, costituita da atomi di ossigeno collegati per mezzo dei legami idrogeno: ciascun atomo di ossigeno delle molecole d'acqua forma due legami covalenti con i due atomi di idrogeno della stessa molecola e due legami idrogeno (più deboli) con gli atomi d'idrogeno delle molecole contigue. I legami presentano una disposizione tetraedrica attorno all'atomo di ossigeno; quando questa disposizione si spezza con la fusione, le molecole si avvicinano associandosi casualmente nel liquido. Questo spiega perché il ghiaccio abbia un volume maggiore e una densità minore rispetto all'acqua (in forma liquida).

Lo stato liquido si trova nei mari, fiumi, laghi e negli esseri viventi, mentre lo stato gassoso nell'atmosfera e quello solido nelle calotte glaciali ai poli e nei ghiacciai delle montagne.