Studies met deuterium en zwaar water hebben aangetoond dat deze een negatief effect hebben op het immuunsysteem: een verhoogde hoeveelheid deuterium in het lichaam vermindert het aantal witte bloedcellen en verzwakt de reactie van het lichaam op verstorende factoren.

Experimenten met knaagdieren hebben aangetoond dat een deuteriumconcentratie van 25% in het lichaamswater onvruchtbaarheid veroorzaakt, omdat zich geen gameten of zygoten kunnen ontwikkelen. Hoge concentraties zwaar water doden snel vissen, amfibieën en insecten.

Kleine zoogdieren, zoals knaagdieren, sterven na ongeveer een week als ze zwaar water drinken. De doodsoorzaak is vergelijkbaar met die van cytotoxische vergiftiging (bij chemotherapie) of het acute stralingssyndroom.