آب نه تنها فراوان‌ترین، بلکه غیرمعمول‌ترین ماده در روی زمین است. دارای ویژگی‌هایی است که بعضی از آنها از قانون‌های عمومی طبیعت پیروی نمی‌کنند. آب تنها ماده‌ای است که در شرایط عادی، یعنی فشار و دمای طبیعی، همزمان در هر سه حالت جامد، مایع و گاز می‌تواند وجود داشته باشد. در یک روز زمستانی آب در سطح حوض یا استخر به حالت جامد، در زیر یخ به حالت مایع و در آسمان به حالت گاز یا بخار وجود دارد. مولکول‌های آب پیوسته در حرکتند. جامد بودن یا مایع بودن یا گاز بودن آب بستگی به سرعت این حرکت دارد. مولکول‌های آب در حالت جامد از هم دور و جدا هستند و تقریبا بی حرکتند. در حالت مایع تقریبا نزدیک به هم هستند و آزادانه حرکت می‌کنند. مولکول‌های آب در حالت گاز حرکتی تند دارند و به یکدیگر برخورد می‌کنند.
یکی دیگر از ویژگی‌های غیر معمولی آب آن است که آب، برخلاف مواد دیگر، در هنگام منجمد شدن منبسط میشود و حجمش افزایش می‌یابد. قاعده عمومی این است که ماده، خواه گاز یا مایع یا جامد باشد، هرچه سردتر شود، منقبض میشود و حجمش کاهش می‌یابد. آب هم در دماهای بالاتر از 4 درجه سلسیوس از این قاعده پیروی میکند، ولی هرچه دمای آن از 4 درجه سلسیوس کمتر شود، منبسط میشود و حجمش افزایش می‌یابد. وقتی که به حالت جامد یعنی یخ در می‌آید بر حجم آن به اندازه یک یازدهم حجم اصلی افزوده میشود. به سبب همین ویژگی است که در زمستان لوله‌های آب می‌ترکند و دیواره حوض‌ها و استخرها می‌شکنند، ولی اگر آب بر اثر یخ زدن منقبض می‌شد یخ بر روی آب شناور نمی‌ماند. یخ‌ها به ته آب می‌رفتند و کم کم دریاها و اقیانوس‌ها پر از یخ می‌شدند. آن وقت، زندگی در دریاها و اقیانوس‌ها نابود می‌شد. حتی شاید نخستین نشانه‌های زندگی، که گفته میشود در آب آغاز شده است، پدید نمی‌آمد.
یک لیتر آب [خالص] در دمای 4 درجه سلسیوس [و یک اتمسفر فشار] یک کیلوگرم جرم دارد. به بیان دیگر جرم حجمی آب در 4 درجه سلسیوس یک گرم بر سانتیمتر مکعب است. دانشمندان برای تعیین جرم حجمی مواد دیگر، جرم آنها را با جرم آب می‌سنجند.
آب یکی از بهترین حلال‌ها است و تقریبا هر ماده‌ای را می‌تواند حل کند. آب روان سخت ترین سنگ‌ها را هم به تدریج حل میکند و مواد حل شده را به دریاها و اقیانوس‌ها می‌برد. آب مواد غذایی موردنیاز جانوارن را نیز حل میکند. مواد غذایی موجود در خاک، پس از حل شدن در آب، به سلول‌های گیاهان می‌رسند و سبب رشد آنها می‌شوند. غذاهایی هم که انسان یا جانوارن می‌خورند، پس از حل شدن در آب جذب سلول‌های بدن آنها می‌شوند. جانداران می‌توانند آب مورد نیاز خود را از هر نوع محلولی که دارای آب باشد به دست آوردند.