1.物理性质
水是一种无色无味透明的液体。在标准大气压下，水的凝固点是0℃，沸点为100℃。当水温降至0℃以下时，水就会由液态变成固态，凝结成冰。固态水受热后开始溶解，逐渐变成液体。当温度升高至100℃以上，水就会由液态变为气态，水蒸气遇冷即凝结成液态水。无论固态、液态还是气态水，水分子均处于不停地运动状态。水的不同形态决定其不同的运动速度。自然界中水的循环实质上就是水的三种物理状态不断互变的过程。
由于水分子中含有氢键，因此水具有某些独特的性质：水的介电常数比其他任何液体都高，这使得大多数离子性物质易溶于水中，并实现离子化。水，作为一种良好的溶剂，在生命体的新陈代谢过程中，起了营养物质和废弃物质的基本输送介质的作用，同时还参加了一系列有关的生理和生化过程。
水具有很高的热容性，达4.186kJ／kg·K，这一特性意味着使一定质量的水温发生显著改变，必须获得（或失去）较多的热量，因此，环境中天然水体对于其临近区域的气温具有缓冲和稳定的重要作用。
水的汽化热也明显高于其他任何物质。在293K时，其值为2.447kJ/g。此特性不仅同样具有稳定水体周围地理环境温度的功效，而且还对水体和大气之间的热量和水蒸气转移产生一定的影响，对于调节环境气温有明显的作用。
最后值得一提的是，水在277K时密度最大。在寒冷的季节里，当表层水水温降到273K时就会结冰。由于冰的密度不及下层水体，冰就停留在表层水上。浮冰下面的水仍保持液体状态。这种特殊的密度—温度关系对于防止水体的完全冻结、保护水生生物的生存条件有至关重要的意义。
2.化学性质
在通常状况下，水分子是很稳定的，但是在高温（2000℃以上）或电流的作用下，水能分解成氢气和氧气。根据水对热的稳定性，工业上常用锅炉把水加热成高温、高压的水蒸气来传递热量。水在常温下可以和一些化学性质较活泼的金属，如钾、钠、钙等进行反应，从水中置换出氢气。如钠和水起反应生成氢氧化钠和氢气。水与某些非金属也能反应，在工业上常用的熟石灰（氢氧化钙）就是水和氧化钙（生石灰）反应生成的。
