Ťažká voda (D 2 O), tiež nazývaná oxid deutéria, voda zložená z deutéria, izotop vodíka s hmotnosťou dvojnásobnou ako obyčajný vodík a kyslík. (Obyčajná voda má zloženie predstavované H 2 O.) teda ťažká voda má molekulovú hmotnosť približne 20 (súčet dvojnásobku atómovej hmotnosti deutéria, ktoré je 2, plus hmotnosť atómu kyslíka, ktorý je 16), zatiaľ čo obyčajná voda má molekulovú hmotnosť asi 18 (dvojnásobok atómovej hmotnosti obyčajného vodíka, čo je 1, plus kyslík, ktorý je 16).
Bežná voda získaná z väčšiny prírodných zdrojov obsahuje asi jeden atóm deutéria na každých 6 760 bežných atómov vodíka. a zvyšková voda je takto obohatená o obsah deutéria. Pokračujúca elektrolýza stoviek litrov vody, až kým nezostane iba niekoľko mililitrov, poskytne prakticky čistý oxid deutéria. Táto operácia, až do roku 1943 použitá jediná metóda, vo veľkom meradle, bola nahradená menej nákladných postupov, ako je frakčnej destilácie (D 2 O stane sa koncentruje v kvapalnom zvyšku, pretože je menej prchavý ako H 2 O). Produkovaná ťažká voda sa používa ako moderátor neutrónov v jadrových elektrárňach. V laboratóriu sa ťažká voda používa ako izotopový indikátor pri štúdiách chemických a biochemických procesov.
