Estudos com deutério e água pesada mostraram que eles têm efeitos adversos sobre o sistema imunológico: uma quantidade elevada de deutércio no corpo diminui a contagem de leucócitos no sangue e enfraquece a capacidade do organismo responder a fatores perturbadores.

Experimentos em roedores mostraram que uma concentração de deutério de 25% na água do corpo causa esterilidade, porque nem os gametas nem os zigótos podem se desenvolver. Altas concentrações de água pesada matam rapidamente peixes, anfíbios e insetos.

Pequenos mamíferos, como roedores, morrem após cerca de uma semana se beberem água pesada. A causa da morte é semelhante à do envenenamento citotóxico (no caso da quimioterapia) ou da síndrome de radiação aguda.