И кислород, и водород имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов водорода, входящих в молекулу, выделяют следующие виды воды:
• лёгкая вода (основная составляющая привычной людям воды) Н2О;
• тяжёлая вода (дейтериевая) D2O;
• сверхтяжёлая вода (тритиевая) Т2О;
• тритий-дейтериевая вода TDO;
• тритий-протиевая вода ТНО;
• дейтерий-протиевая вода DHO.
Последние три вида возможны, так как молекула воды содержит два атома водорода. Протий – самый лёгкий изотоп водорода, дейтерий имеет атомную массу 2,0141017778 а.е.м., тритий – самый тяжёлый, атомная масса 3,0160492777 а.е.м. В воде из-под крана тяжелокислородной воды (Н2О17 и Н2О18) содержится больше, чем воды D2O16: их содержание, соответственно, 1,8 кг и 0,15 кг на тонну124.
Хотя тяжёлая вода часто считается мёртвой водой, так как живые организмы в ней жить не могут, некоторые микроорганизмы могут быть приучены к существованию в ней125.
По стабильным изотопам кислорода 16О, 17О и 18О существуют три разновидности молекул воды. Таким образом, по изотопному составу существуют 18 различных молекул воды. В действительности любая вода содержит все разновидности молекул.