Deuteriul este unul din cei doi izotopi stabili ai hidrogenului. Nucleul celor mai mulți atomi de hidrogen din natura conține un proton (simbol chimic: 1H), însa nucleul unor atomi de hidrogen mai poate conține și un proton și un neutron sau un proton și doi neutroni. În primul caz, acesta se numește deuteriu (simbol chimic: 2H sau D), iar în al doilea – tritiu (simbol chimic: 3H sau T).

Abundența deuteriului în apa de pe Terra este de aproximativ un atom de deuteriu la 6.400 atomi de hidrogen (156.25 parti per million), sau 0.0156%. Această concentrație de deuteriu se modifică foarte puțin de la o apă naturală la alta.

Concentrația de deuteriudin organismul unui adult este de circa 120-140 ppm (parti per million). Cu toate că nu pare mult, dacă comparăm această cantitate cu masa altor elemente vitale aflate în sange, se observa că deuteriul este prezent într-o cantitate de sașe ori mai mare decât calciul și de zece ori mai mare decât magneziul.