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Wasser ist das am häufigsten vorkommende Oxid, das in der Natur in allen drei Aggregatzuständen anzutreffen ist. Das Gesamtwasservolumen der Erde wird auf 1,454 Mrd. km³ geschätzt. Nur 2,47 % davon sind Süßwasser.

Aufgrund seiner chemischen Bindungsverhältnisse weist Wasser einige außergewöhnliche Eigenschaften auf, die man als Anomalie des Wassers bezeichnet. Dazu gehören der flüssige Aggregatzustand des Wassers unter Normalbedingungen, die Dichteanomalie und die besonderen Strukturen von Eis. Die Anomalie des Wassers ist nicht nur für geologische Prozesse (Erosion), sondern auch für die Speicherung von Wärme in den Weltmeeren und für die Erhaltung des ökologischen Gleichgewichts in Gewässern von enormer Bedeutung.

Von festem Wasser (Eis) sind mehr Zustände bekannt, als von jeder anderen festen Substanz. Den meisten Modifikationen gemeinsam ist aber, dass sie voluminöser und damit leichter als flüssiges Wasser sind. Die Ursache ist aus der Struktur von „normalem Eis“ zu erkennen. In dieser Struktur bilden Wassermoleküle ein Gitter mit Hohlräumen, die so groß sind, dass sich sogar andere Moleküle darin einlagern können.
Die besondere Struktur von Eis ist von großer Bedeutung in der Natur, z. B. für das Überleben von Wasserorganismen im Winter oder für die in der Arktis lebenden Eskimos.