De flesta ämnen är tätare som ett fast ämne än som en vätska. Vatten, å andra sidan, är tätare som en vätska än som en fast substans. Detta beror på att när vatten fryser bildar dess molekyler en kristallin struktur som är mindre tät än det flytande vattnet. Isens densitet är cirka 917 kg/m^3, medan densiteten för flytande vatten är cirka 1000 kg/m^3.

Denna ovanliga egenskap hos vatten har viktiga konsekvenser för miljön och för livet på jorden. Till exempel flyter is på vatten, vilket hjälper till att isolera vattendrag och förhindrar att de fryser fast. Detta gör att vattenlevande liv kan överleva även i de kallaste klimatet. Dessutom kan expansionen av vatten när det fryser göra att stenar spricker och går isär, vilket är en stor kraft i vittringen av jordens yta.