Con il termine acqua pesante si intende l'acqua nella quale uno o entrambi gli atomi di idrogeno sono presente nella forma isotopica del Deuterio, indicato spesso con D o con ²H. Può essere chiamata anche ossido di deuterio. La formula molecolare può essere scritta così:

D₂O  oppure ²H₂O  se entrambi gli atomi di idrogeno si presentano come deuterio

HDO  oppure ¹H²HO  se un solo atomo di idrogeno si presenta come deuterio.

L'acqua pesante viene prodotta per distillazione dell'acqua pura sfruttando la differenza tra i punti di ebollizione tra l'acqua normale e l'acqua pesante.

Viene utilizzata come mediatore di neutroni in alcuni tipi di reattori nucleari.