Không có tính chất vật lý nào được liệt kê cho nước bán nặng "tinh khiết", do nó không thể cô lập ở lượng đủ lớn. Ở trạng thái lỏng, rất ít phân tử nước ở trạng thái ion hóa, nghĩa là các nguyên tử hiđrô có thể trao đổi giữa các nguyên tử ôxy khác nhau. Một mẫu nước bán nặng "tinh khiết" giả thuyết sẽ nhanh chóng biến đổi thành hỗn hợp động lực gồm 25% nước nhẹ, 25% nước nặng và 50% nước bán nặng.

Các tính chất vật lý rõ ràng nhờ kiểm tra: Nước nặng nặng hơn khoảng 10,6% so với nước thông thường, một khác biệt gần như không thể nhận biết trong một mẫu chứa nó (nó trông giống và có mùi vị y như nước thường). Một trong rất ít cách thức để chứng minh nước nặng có các tính chất vật lý khác biệt mà không cần thiết bị phức tạp là đóng băng mẫu nước và thả nó vào trong nước thường. Băng tạo ra từ nước nặng chìm trong nước thường. Nếu như nước thường được làm lạnh gần tới điểm đóng băng thì hiện tượng này có thể được quan sát đủ lâu để có chứng minh tốt, do băng của nước nặng có nhiệt độ nóng chảy hơi cao hơn của nước đá thường (3,8 °C), và vì thế nó sẽ được giữ rất tốt trong nước thông thường gần điểm đóng băng[2].