Água pesada, também chamada de água deuterada, é o óxido de deutério de fórmula D2O ou ²H2O. É quimicamente semelhante à água normal, H2O, porém com átomos de hidrogênio mais pesados denominados deutérios,isotopos cujos núcleos atômicos contém um nêutron além do próton encontrado em todos os átomos de hidrogênio. Gilbert Newton Lewis isolou a primeira amostra de água pesada em 1933.
Em cada copo que você bebe, 0,001% daquela água é ²H2O (água pesada). Ou seja, numa garrafa de um litro (mil mililitros) existem 0,01 mL de água pesada.