Nước nặng (deuterium oxide, D2O) chứa đồng vị nặng hơn của hiđro là deuterium (D), hay còn gọi là hydro nặng. Trong khi nước thông thường (H2O) chứa hai nguyên tử hiđro với đồng vị phổ biến nhất là protium (H-1), nước nặng lại chứa hai nguyên tử deuterium. Deuterium có một proton và một neutron trong hạt nhân, trong khi protium chỉ có một proton.