重水是氘与氧组成的水，化学式是D2O，其中D是氢的同位素重氢——氘[dāo]的元素符号。还有一种叫超重水，化学式是T2O，其中T是氢的同位素超重氢——氚[chuān]的元素符号。重水可分为人造的与天然形成的。其中，天然形成的重水极其稀少——在天然水中的占比大约为0.02%；超重水则更加稀微——占比不到十亿分之一。
在“外观”上，重水与普通水非常相似——无色、透明、无味、无臭。但重水之得名就是由于它的密度比普通水要大不少。1931年底，美国科学家哈罗德博士首先发现了氢的第一个同位素氘，他也因此独享1934年诺贝尔化学奖。氢的第二个同位素氚则是1908年诺贝尔化学奖得主卢瑟福在1934年发现的。氘和氚可用于制造氢弹。
20世纪40年代以来，由于核裂变的发现，重水成为核反应堆的重要材料，开始以工业规模生产。
1933年，美国物理化学家吉尔伯特把10升电解槽废液反复电解之后，得到浓度大约是65.7%的0.5微升重水，再电解之后得到接近纯净的重水。他首次人工制成了重水微滴，并成功地测定了重水的某些物理常数。苏联物理学家阿捷耶夫最先猜测，北极冰中包含着由重水结成的“重冰”。当自然环境允许时，重水会暂时从自己的永久伴生物中分离出来。
虽然某些细菌能在较高浓度的重水里存活，但重水对生物是有不利影响的。百分比浓度较大的重水或者超重水，不能使种子发芽，如果被人或者动物大量饮用，还会引起疾病甚至死亡（重水的致死浓度为60%）。由于在天然水中，重水和超重水的含量微不足道，所以人们不必担心饮用普通的水会损害健康。
目前，重水和超重水主要作为减速剂用在核裂变反应中。重水分解产生的氘还是重要的热核燃料。重水中的氘作为示踪原子，已经广泛应用于各个领域。将重水中的氘和超重水中的氚用于受控核聚变来提供大量能源的“美好愿景”的研究还在“火热进行”中，但是“八字还没有一撇”。