występuje w zwykłej wodzie w ilości poniżej 0,02 %. Ciężką wodę można zatężyć metodą elektrolityczną, destylacją frakcyjną lub poprzez wymianę chemiczną (za pomocą HD lub HDS). Ma mniejszy iloczyn jonowy, gorsze przewodnictwo elektryczne i gorzej rozpuszcza sole aniżeli woda zwykła. Różni się także temperaturą topnienia (3.82°C) i temperaturą wrzenia (101.4°C). Spełnia rolę moderatora w reaktorach jądrowych