Το δευτέριο είναι επίσης γνωστό ως βαρύ υδρογόνο, λόγω του μεγαλύτερου μοριακού βάρους του. Ο συνδυασμός του δευτερίου με το οξυγόνο παράγει βαρύ ύδωρ (το οποίο σε μεγάλες ποσότητες έχει αρνητικές βιολογικές επιπτώσεις.
Το βαρύ ύδωρ παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1932, λίγους μήνες μετά την ανακάλυψη του δευτερίου.Μετά την αναζήτηση της πυρηνικής σχάσης το 1938 και την ανάγκη ενός μετριαστή νετρονίων για τη σύλληψη των νετρόνων, το βαρύ νερό έγινε ένα σημαντικό συστατικό στα πρώτα προγράμματα πυρηνικών εγκαταστάσεων.
Το δευτέριο χρησιμοποιείται επίσης στη χημεία, τη βιοχημεία και τις περιβαλλοντικές επιστήμες λόγω των αντιδραστικών του ιδιοτήτων και της διαφοράς μεταξύ δευτερίου και υδρογόνου.