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Im festen Aggregatzustand als Eis schwimmt es auf dem flüssigen Wasser, d.h. es gefriert und erstarrt von oben nach unten. Das ist bei den meisten anderen Stoffen umgekehrt. Würde sich Wasser wie die meisten anderen Flüssigkeiten verhalten, würden alle Gewässer im Winter bis zum Boden zufrieren, selbst wenn die Bodentemperatur über 0 Grad läge, weil das an der Oberfläche entstehende Eis absänke. Das würde das Todesurteil für die meisten wasserlebenden Tiere bedeuten.
Wasser hat im Vergleich mit anderen Stoffen eine relativ hohe spezifische Wärmekapazität (c-Wert). Es speichert also verhältnismäßig viel Wärmeenergie (bei Raumtemperatur etwa das doppelte von z.B. Öl) bzw. es benötigt, um erhitzt zu werden, vergleichsweise viel thermische Energie. Dadurch eignen sich Wasser bzw. Eis für Wärmflaschen bzw. Kühlboxen besser als andere chemische Stoffe. Aus dem gleichen Grund ist Wasser auch ein bevorzugtes Medium für den Wärmetransport, z.B. in Gebäudeheizungen und KFZ-Kühlanlagen.
Wasser hat einen relativ hohen Siedepunkt (das gleich schwere Methan siedet bei -164° Celsius). Wenn Wasser den erwarteten Gesetzmäßigkeiten entspräche, wäre es flüssig nicht vorhanden: es wäre verdampft.
Verantwortlich für die meisten anomalen Eigenschaften des Wassers sind die intermolekular wirkenden Wasserstoffbrückenbindungen, die sich aus dem Dipolmoment des Wassermoleküls erklären lassen:
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