İnce tabakalar halindeyken renksiz olan su, derin tabakalar halinde mavi, lacivert renklerdedir. Bunun sebebi güneş ışığının bir kısım renklerinin su tarafından absorblanması(emilmesi) dir. Suyun fiziki özelliklerinden donma ve kaynama noktası, Celcius-sıcaklık skalası (derecesi) için standart alınmıştır. Suyun donma noktası 0°C veya 273,16 K (Kelvin) ve 760 mm Hg basınç altında suyun kaynama sıcaklığı 100°C kabul edilmiştir. +3,98°C'daki havasız 1 kg su bir litre kabul edilir (1000,028 cm3 su bir kg dır). Buna göre +3,98°C sıcaklıktaki suyun yoğunluğu 1 g/cm3tür (3,98°C de su hacim olarak en büyük değerini alır).

Kalorinin tarif edilmesinde de suyun özelliklerinden istifade edilmiş ve 1 gram suyun sıcaklığını 14,5°C'dan 15,5°C'a çıkarmak için verilen ısıya bir kalori denmiştir.

Su, katı, sıvı ve gaz hallerindeyken moleküler özelliklerini korur. Bu yüzden de suya belirli ve saf madde denilebilir. Su 0°Cnin altında katı, 0°C ila 100°C arasında sıvı ve 100°C'nin üstünde gazdır.

Tabiatta yalnız H2O halinde olan saf suya rastlamak oldukça güçtür. Çünkü çözücü özelliği çok fazla olan su, temas ettiği her şeyi az çok çözer.
Erime ısısı 79,7 cal/g

Buharlaşma ısısı 539,4 cal/g

Oluşum ısısı 68320 cal/mol

Isı kapasitesi 4,197 jul/g

İyonlaşma ısısı 13360 cal/mol

Dielektrik sabiti 78,5 c.g.s.e

Viskozite 8,95x10-3 poise

Yüzey gerilimi 72 dyne/cm

Gaz halinde su molekülünün dipol momenti 1,83.10-18 c.g.s.e. (cm-gram-saniye- elektrostatik yük birimi)dir. Dielektrik sabitinin yüksek olmasının sebebi, su moleküllerinin polar olmasındandır.

Suyun yapısı: Gaz halinde su molekülünde oksijen atomundan 0,95°A (Angström) uzaklıkta ve ona kovalent bağlı iki hidrojen atomu tepe açısı 104,5° olan ikizkenar üçgenin tabanı üzerinde bulunur. Katı halde ise her oksijen atomu bir dörtyüzlünün köşelerinde bulunan dört hidrojen atomuyla çevrilmiştir. Buzun açık hegzagonal kristalleşmesi ve bağ uzunluklarında hidrojen köprüsü sebebiyle meydana gelen değişiklikler suyun ilgi çekici fiziki özelliklerinin sebebidir.