重水从外观上看和普通水一样，也是无色无味的透明液体，不能燃烧。从化学组成上也和普通水没两样，都是由两个氢原子和一个氧原子组成。所不同的是，组成重水的氢原子不是普通氢原子，而是氢的同位素氘。这氘原子核内除了一个质子外，还比普通氢原子多了一个中子，因此氘的质量要比氢原子大一倍，故而氘又被称为重氢，由氘和氧生成的化合物就叫重水。你可别小看这一个中子之差，重水和水由它引出的差异可大着哩。在物理性质上：重水比普通水重，1升重水要比1升普通水重105.6克；沸点比普通水高，普通水在100℃沸腾，而重水的沸点为101.4℃；冰点也比普通水高，普通水结成的冰在0℃就开始融化，可重水需在3.8℃。在化学性质上，许多盐可在普通水中溶解，可在重水中就相当难溶；普通水容易电解成氢气和氧气，而重水却很难电解；鱼儿离不开水，可鱼在重水中就死亡。
氘在自然界中的数量比氢少得多，但总储量还比较大，主要存在于重水中，海洋内重水总量可达2235千亿吨，含有氘447千亿吨。氘是一种十分巨大的能源，若将海洋内氘的能量开发出来，可供人类使用2千多亿年。
目前重水主要用在原子能工业中，原子反应堆中的重水堆，就是以重水作为重要原料加以应用而得名的。重水在重水反应堆中身兼二职：既作为减速剂使激烈的核裂变能有效地进行下去；又作为传热介质，将核裂变产生的巨大能量从反应堆里传送出来，供人们应用。重水能降低生化反应速率，即使新陈代谢过程放慢，从而对生命过程起到抑制作用，尤其对中枢神经和胚胎组织等新陈代谢特别旺盛的器官组织，抑制作用更为明显。利用这一特点，就可用重水来抑制代谢率很高的恶性肿瘤。
重水之所以愈来愈受重视，主要是因为组成它的氘是一种具有很大潜力的能源，氘在聚合反应中放出的能量比铀裂变反应大得多。作为重要核原料的铀，其能量是在中子轰击下，众多铀原子核不断发生分裂时释放出来的，称为裂变链锁反应。而氘放出能量时与铀截然不同，它是在几百万度高温下，氘原子核间相互结合，生成另外一种新元素时释放出来的，称为聚合反应或热核反应。因此人们用氘的聚合反应制成的氢弹，乃是目前世界上杀伤力和破坏力最大的热核武器。遗憾的是当前人类控制这种聚合反应的能力还很差，科学家们正积极研究这种能量的开发利用。
由于重水可以任何比例与普通水混合，因此要想把混在海水中的重水分离出来是一件很不容易的事，往往要经过同一分离过程的多次重复才能实现。目前已经实现大规模工业生产的分离方法有电解法、水蒸馏法、液氢蒸馏法、氢-水蒸气蒸馏法和双温交换法等。目前各国还在不断探索新方法来获得重水，如冷冻法、生物浓缩法、光解析法等。与此同时各国也在积极开展氘的核聚变研究，我国及美国、日本的研究已初见成效，一旦付诸于实用，海洋重水就可一劳永逸地解决人类能源危机。