החומרים בטבע, מתכווצים בדרך כלל בטמפרטורות נמוכות (נפחם קטן), ומתפשטים בטמפרטורות גבוהות (נפחם גדל), אך לא המים. אנומליה של המים היא תופעה ייחודית, שבה נפחם גדל במצב מוצק (קרח), וקטן במצב נוזל (מים). עם ירידת הטמפרטורה של המים, יש ירידה בנפחם, עד לארבע מעלות צלזיוס בלבד. מארבע מ"צ ומטה, עד לקיפאון באפס מ"צ, הם מתפשטים ונפחם גדל ב 10% . כתוצאה מכך, הקרח שמשקלו הסגולי קטן יותר מהמים, צף על פניהם, כמו הקרחונים בקוטב הצפוני, וקוביות קרח בכוס מים. בהידרוליזה, אפשר לפרק מולקולת מים (H2O) לחמצן ומימן, לנצל את גז המימן לאנרגיה, ואת החמצן לצרכים אחרים. מי ים מלוחים, מהווים 97.5% מכלל המים בכדור הארץ, ורק 2.5% הם מים מתוקים. 70% מהמים המתוקים, נמצאים במצב קיפאון (קרח) בקטבים, בקרחונים ובאי גרינלנד, 29% באקוויפרים בעומק האדמה, ורק 1% מהמים המתוקים, זמינים לאדם על פני האדמה. 87% מהמים המתוקים שעל פני האדמה, נמצאים באגמים, 11% בתוך ביצות, ושני אחוזים בנהרות ונחלים זורמים. המים בכדור הארץ נמצאים בשלושת מצבי הצבירה: במצב של גז (אדים) באטמוספרה, במצב מוצק (קרח) המכסה 10% מכלל היבשות, ובמצב נוזל (מים). מקורות המים של ישראל מספקים כשני מיליארד קוב מים בשנה, ונוצר גרעון תמידי בצריכה, שיש לכסותו בדרכים שונות, כגון מחזור מים והתפלה.

יצורים חיים, לא יתקיימו בכדור הארץ ללא מים, כי המסה העיקרית שלהם מורכבת ממים. למשל: מדוזה מורכבת מ 99% מים, תולעי האדמה 80% , צפרדעים 78% , וגוף האדם מורכב מ 65% מים. בצמחים יש יותר מים, מאשר אצל בעלי חיים. בעלי חסה יש 95% מים, בעגבנייה 95% , בכרוב 90% , בגזר 90% , בתפוח 78% מים ועוד. תכולת המים בשיניים של אדם היא 10% , בעצמות 22%, בשרירים 70%, בעור 71% , בכבד 74%,  בלב 76% , בכליות ובריאות 80%,  במוח 85% , ובחלב אם יש 87% מים. המים משמשים כממיס למומסים רבים, מדללים את הדם, מעורבים בפעילויות ביוכימיות, ובשמירה על הומיאוסטזיס. זה מתבטא בוויסות תהליכים, המאפשרים לאורגניזם לשמור על מערכת יציבה, בסביבה משתנה, תוך שמירה על שיווי משקל דינאמי בתא. אי שמירה על הומיאוסטזיס בתא, מובילה להתפרקותו ולאובדנו, לכן קיימים מנגנוני בקרה, המתאימים לרמת מורכבותו של כל יצור חי. חוסר מים בגוף, עלול להפר את האיזון בתאים, ולגרום למחלות במערכות הגוף, כגון אבנים בכליות, דלקות בדרכי השתן ועוד. בתוך תאי גוף האדם נמצאים 67% מהמים, וכן 33% מחוץ לתאים, כולל במערכת הדם והלימפה.