Właściwości Cząsteczki ciężkiej wody mają masę cząsteczkową większą o 2 g/mol od zwykłej wody, co powoduje nieco większą gęstość ciężkiej wody w stosunku do wody zwykłej. Dzięki temu można oddzielać wodę ciężką od zwykłej przez wirowanie. Współcześnie ciężką wodę uzyskuje się głównie za pomocą rozdziału tlenku deuteru od tlenku protu na kolumnach sorpcyjnych, wykorzystujących różnice w trwałości wiązań wodorowych tworzonych przez tlenek protu i tlenek deuteru z wypełnieniem tych kolumn.
Właściwości chemiczne wody ciężkiej są niemal takie same jak zwykłej wody, z wyjątkiem jej zdolności do tworzenia wiązań wodorowych (tworzy silniejsze wiązania) i polaryzacji wiązań tlen – wodór (deuter), co skutkuje m.in. nieco wyższym pH. Woda ciężka znacząco różni się natomiast od zwykłej wody pod względem fizycznym. Ma: o kilka stopni wyższą temperaturę wszystkich przemian fazowych, większą gęstość, inny moment dipolowy, inne przewodnictwo elektryczne i pojemność cieplną. + Porównanie właściwości , HDO i Parametr HDO krzepnięcie (°C) 3,82 2,04 0,00 wrzenie (°C) 101,42 100,74 100,00 gęstość (w , g/cm³) 1,104 1,051 0,997 temp. maksymalnejgęstości (°C) 11,19 ? 3,98 lepkość (cp) 1,095 () 1,1248 () 0,8909 () napięcie powierzchniowe(w , dyn·cm) 71,87 71,93 71,98 ciepło topnienia (kcal/mol) 1,466 ?