大量研究表明，水具有異常特殊的物理特性，如具有高熔點和沸點，具有特別大的表面張力、介電常數、熱容以及相變熱等，水的密度相當小，在凝固時具有異常的膨脹性。水是由多個水分子由氫鍵結合形成其三維結構，氫鍵結合的強弱均能影響生命。從下表可看出氫鍵強度與生命的關系。水的許多異常特性與生命養育息息相關。水的物理性質詳細表：
- 具有獨特的熱理性質
水的生成熱很高。生成熱是指由穩定單質生成1摩爾化合物時的反應熱。水的熱穩定性很高，在20009的高溫下，離解不及1%,約為0.588%o所以，水能在地球初期的熾熱溫度下存留下來。
水具有很高的沸點，達到沸點以前具有極長的液態階段。這一特性是水分子偶極間引力大大超過一般液體所導致的，是水分子間強烈的氫鍵締合作用造成的。
水具有如此高的熔點和沸點以及很高的分子熔化熱和汽化熱，致使水分子由冰到水到氣的相態轉化需要很多熱能，才能破壞眾多氫鍵。也正因為水的這一反常特性,使地球上得以有液態水存在，也才能有生命物質的繁衍。
水的熱傳導、比熱容、熔化熱、汽化熱以及熱膨脹系數幾乎比所有其他液體都高。所謂熱傳導是指傳導熱的能力，以導熱系數表示。比熱容是指單位質量的物質（1千
克物質）在溫度升高（或降低）1七時所需的熱量。熔化熱是指單位質量固體物質在熔點時，從固態轉為液態所吸收的熱量。汽化熱是指單位質量液體在沸點時，從液體轉化為氣體所吸收的熱量。熱膨脹是物體受熱后所具有的膨脹能力。由于水的這些特性，水能起到調節自然界溫度的作用，能夠防止溫差變化過大，使地球上的氣候適于人類居住和動植物生長發育。與地球相反，在無水的月球，晝夜溫差高達2009。
- 具有較大的表面張力
水溶液面層分子均受到一個朝向液體內部的合力作用，從而使液面具有縮小的趨勢。表面張力就是作用于液體表面邊界單位長度上的力。水與其他液體相比，具有較大的表面張力。水的表面張力隨溫度升高而減小。水依賴其較大的表面張力產生毛細現象，而且，在很大程度上也影響著水溶液中的吸附現象。
- 具有較小的黏滯性和較大的流動性
黏滯性是一種表征液體內部質點間阻力程度的性質。一般來說，液體的運動可視為液體的變形，而黏滯性就是一種阻抗液體質點間形變的能力，它使變形滯緩。水分子的極性和氫鍵共同決定了水的黏滯性小，流動性大。同時，水分子在熱運動過程中，經常不斷地進行新的排布和聯結。
- 具有高介電效應
介電效應一般用介電常數表示。介電常數（E）是指在某種介質中兩電荷間引力或斥力比在真空或空氣里減少的倍數。介電常數值越大，兩電荷質點間的引力越小,反之則越大。
水的介電常數￡,在常溫下為81,即常溫下水的介電常數表示正、負電子在水中的相互吸附力比在真空或空氣中減小81倍，七時為88,100%：時為56。
- 具有使鹽類離子產生水合作用的能力
水是偶極分子，并有很強的極性。水分子的正極（氫端）與水中陰離子相吸引，負極（氧端）與水中陽離子相吸引。由于水中離子與水分子偶極間的相互吸引作用,使水中正、負離子周圍為水分子所包圍，這種過程稱為鹽類離子的水合作用。離子在水中生成水合離子。
- 具有良好的溶解性能
具有良好的溶解性能是水最突出的特性。水對固體具有溶解性能主要與水是極性分子、介電效應高、能使鹽類離子產生水合作用等特性有關。
在高溫高壓條件下，天然水是活性水，其水分子結構處于亞穩態。這時水的導電性、溶解能力、pH等物理和化學性質的變異，使水具有更高的侵蝕性，因而其溶解能力增大。