Le deutérium est l'un des deux isotopes stables de l'hydrogène.Le noyau de la plupart des atomes d'hydrogène dans la nature contient un proton (symbole chimique : 1H), mais le noyau de certains atomes d'hydrogène peut également contenir un proton et un neutron ou un proton et deux neutrons. Dans le premier cas, il est appelé deutérium (symbole chimique : 2H ou D), et dans le second – tritium (symbole chimique : 3H ou T).

Abondance de deutérium dans l'eausur Terre est d'environ un atome de deutérium à 6 400 atomes d'hydrogène (156,25 parties par million), soit 0,0156 %. Cette concentration en deutérium change très peu d'une eau naturelle à l'autre.

Concentration en deutériumdans le corps d'un adulte est d'environ 120-140 ppm (parties par million). Bien que cela ne semble pas beaucoup, si l'on compare cette quantité avec la masse d'autres éléments vitaux dans le sang, on observe que le deutérium est présent en quantité six fois plus élevée que le calcium et dix fois plus élevée que le magnésium.