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.