水在食物中扮演着重要角色。它影响着食物的质感，使食物干燥酥脆或湿润绵软。水作为溶剂，维持着酶的活性，使化学反应发生。水也是微生物生长的必要条件，帮助多糖和蛋白质这类大分子移动并相互作用。
许多食物含水量大于75%，比如肉类、禽类、海鲜、水果和蔬菜。因此水是新鲜食材中含量最丰富的物质。乳制品和新鲜的烘焙类食品也含有较多的水分，大约35%。但水分多的食物遭受细菌、真菌等微生物污染的风险也较高，而意大利面等干燥食物则通常保质期较长。
食物中的水并不是一样的。大多数食品科学家将水分为三类：自由水、吸附水和结合水。自由水是可以从食物中挤出的水，像橙子里榨出的橙汁、酸奶油或酸奶酪中析出的水。吸附水是指附着在多糖和蛋白质等分子表面的水。它没那么容易从食物中挤出来。结合水则指固定在晶体中的水分子，如结晶淀粉或食物中的其他成分。
食品学家用水活度来表示食物中自由水和吸附水的含量，这些“活”水对微生物生长、酶活性及化学反应很关键。水活度的数值在0到1之间，它由食物水蒸气压与纯水蒸气压相除得到。另一个计算方法是，测量食物与大气平衡的相对湿度。
水活度低于0.85的食物不容易长细菌，因为这种环境中细菌无法得到足够的水分。不过酵母可以在水活度低至0.70的环境生长，而一些霉菌在水活度0.60的环境中也照样生长！因此，人们通常需要在很多食物中添加防腐剂，以防止酵母和霉菌的生长。
水活度也影响着食物的质感。食物的含水量决定了其中的分子迁移率，尤其是需要水才能移动的蛋白质、多糖等大分子。蛋白质和多糖塑造了食物的结构。如果它们坚硬，食物也会坚硬；它们柔软，食物也会柔软。
水分子之间或水与蛋白质、糖类等含氧氮原子的分子间会形成氢键。一个水分子由两个氢原子与一个氧原子连接构成。由于氧原子中非键电子间的斥力，这三个原子会形成104.5°的角，而不是直线型。而更重要的是，氧原子是非常“负电”的原子，它对电子有很强的吸引力，氢原子则相对“弱势”。
吸附水降低了蛋白质和多糖的玻璃态转化温度，使其在室温或更高温度下更柔韧。干面粉中面筋的主要蛋白——醇溶蛋白和麦谷蛋白——在室温下很坚硬。加了水后，它们变得柔软，能够展开和移动，彼此连接形成面筋。揉面团可以使蛋白质更多移动，使它们充分地形成连接，以形成强力的“面筋网络”。