Деутериумот е познат и како тежок водород поради неговата поголема молекуларна маса. Комбинацијата на деутериум со кислород резултира со тешка вода (D2O), која во зголемени количини има негативни биолошки ефекти.
Тешката вода за прв пат била произведена во 1932 година, неколку месеци по откривањето на деутериумот.Со откритието на нуклеарната фисија во 1938-тите години и потребата од неутронски модератор за фаќање на неутроните, тешката вода станала важна компонента на раните програми за нуклеарна енергија.
Деутериумот исто така се користи во хемијата, биохемијата, науката за животната средина и хидрологијата поради неговите реактивни својства и разликите помеѓу деутериум и водород.