L'eau se forme lorsque l'énergie provoque l'assemblage des molécules d'hydrogène et d'oxygène. Le processus de création d'eau est très turbulent, ce qui rend très difficile pour les scientifiques de créer de l'eau en toute sécurité dans un laboratoire.
L'eau a des propriétés très simples ; il contient un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène, qui sont maintenus ensemble par des électrons. Une molécule d'eau ressemble à un aimant en ce que son atome d'oxygène a une charge négative et les atomes d'hydrogène ont une charge positive. Ces charges positives et négatives poussent les atomes les uns sur les autres, créant une polarité naturelle qui permet aux molécules d'eau de se coller les unes aux autres.
Lorsque l'eau est gelée, elle se cristallise et forme de la glace. La propriété inhabituelle de l'eau d'être plus dense sous forme liquide que sous forme solide fait flotter la glace sur l'eau liquide. L'eau est un solvant universel car la plupart des substances s'y dissolvent. Les substances qui se dissolvent facilement dans l'eau sont appelées substances hydrophiles, et celles qui ne se dissolvent pas bien dans l'eau sont appelées hydrophobes. Parce que l'eau peut dissoudre plus de substances que tout autre solvant, elle est rarement pure et contient généralement des minéraux tels que le magnésium et le calcium. Même lorsque l'eau est traitée pour un usage domestique, ces minéraux sont souvent laissés pour compte, conduisant à ce que l'on appelle une eau dure.