L’acqua giunge sulla Terra in tutti i suoi stati di aggregazione. Sotto gli 0 °C è ghiaccio, oltre i 100 °C diventa vapore, mentre nello stato intermedio è un liquido. L’elevata temperatura di fusione e di ebollizione è dovuta ai legami che si formano tra gli atomi di idrogeno per via della forma dipolare dell’acqua. Questi legami a idrogeno sono responsabili della tensione superficiale dell'acqua e della risalita dell'acqua lungo i tubi capillari, in opposizione alla forza di gravità.

L’acqua vanta anche altre caratteristiche speciali. Raggiunge il massimo del suo peso a 4 °C, quando le molecole sono più vicine. Quando congela, il ghiaccio diventa più leggero e quindi galleggia sulla superficie dell'acqua. Tuttavia, quando si dilata di nuovo, può causare la rottura di bottiglie, rocce e condotte dell’acqua. Il ghiaccio galleggiante è estremamente importante per la vita nei laghi e negli stagni, perché le acque di questi bacini idrici gelano dall’alto al basso, preservando gli spazi vitali che si trovano sotto la superficie ghiacciata.