Дейтерій може мати інші кінетичні ізотопні ефекти, ніж водень, а фізико-хімічні властивості сполук дейтерію відрізняються від властивостей сполук водню. Наприклад, D2O (важка вода) є більш в'язкою і важчою, ніж H2O.

Густина важкої води приблизно на 10% більша за густину звичайної води, що достатньо для того, щоб лід, утворений з важкою водою, затонув у звичайній воді.

Різниця в енергіях зв'язку та довжинах ізотопних сполук важкого водню більша, ніж у будь-якого іншого елемента. Связи між дейтерієм і трітієм сильніші, ніж з звичайним воднем, і цих відмінностей достатньо для того, щоб викликати значні зміни в біологічних реакціях.

Таким чином, важка вода є токсичною для еукаріотичних організмів. При заміні 25% води в організмі важкою водою виникають проблеми з поділом клітин і репродукцією, а заміна на 50% призводить до смерті.