آب سنگین به یکی از شکل‌های نادر آب به نام دوتریم اکساید(D2O) گفته می‌شود که در آن به جای دو اتم هیدروژن معمولی(H)، دو اتم هیدروژن سنگین(D)، یعنی هیدروژنی که دو نوترون دارد، نشسته است.

با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی بین اکسیژن هیدروژن در آب تغییر می‌کند و در نتیجه ویژگی‌های فیزیکی و زیست‌شناختی آب دگرگون می‌شود.

آب سنگین در نیروگاه‌های هسته‌ای برای کاستن از سرعت نوترون‌ها و همچنین، پژوهش‌های زیست‌شناختی و مهار بیماری‌های مانند سرطان و ایدز کاربرد دارد. تولید این ماده پر کاربرد از سال 1385 در ایران آغاز شده است. 

  آب خالص ماده‌ای است بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه. فرمول شیمیایی آن H2O است، یعنی هر مولکول آب از پیوند دو اتم هیدروژن به یک اتم اکسیژن ساخته شده است.