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. یخ ها 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 حلال ها 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.
آب پس از جیوه، درارای بیشترین کشش سطحی است. کشش سطحی نیرویی است که بر سطح مایع وارد می‌آید و سبب می‌شود تا مساحت سطح آن مایع به حداقل برسد. کشش سطحی آب نتیجه به هم پیوستگی مولکولهای آب به یکدیگر از یک طرف و به هم پیوستگی مولکول های سطحی آب به مولکولهای داخلی آب از طرف دیگر است. پیوستگی مولکولهای آب به یکدیگر به قدری است که آب می‌تواند اجسام سنگین‌تر از خود را بر سطح خود نگه دارد. به سبب همین ویژگی است که می‌توان سوزنی را به طور افقی روی آب شناور کرد و بعضی از حشره‌ها می‌توانند روی آب بایستند یا راه برودند. این ویژگی را هنگام چکیدن آب از شیر آب نیز می‌توان دید. وقتی که آب قطره قطره فرو می‌ریزد، نخست هر قطره به شیر آب می‌چسبد و آویزان و سپس کشیده می‌شود و سرانجام به صورت کره بسیار کوچکی در می‌آید و فرو می‌افتد. کشش سطحی سبب چسبندگی هم می‌شود. همین ویژگی سبب می‌شود که آب به لبه شیر آب، به دست و بدن، به ظرف‌های گوناگون و بسیاری از چیزهایی که با آنها تماس پیدا می‌کند، بچسبد و آنها را تر کند. البته میزان چسبندگی آب به همه مواد یکسان نیست. مثلا آب به پارافین نمی‌چسبد. به سبب همین ویژگی چسبندگی است که آب از دیواره‌های ظرف‌های باریک استوانه شکل بالا می‌رود و سطح آن گود به نظر می‌رسد. این پدیده را مویینگی نامیده‌اند. مویینگی که در زیست شناسی اهمیت بسیار دارد، از عواملی است که سبب می‌شود آب موجود در خاک، به صورت مایعی زندگی بخش، از راه ریشه و ساقه به قسمت‌های گوناگون گیاه برسد