L'eau lourde (oxyde de deutérium, 2
H
2O, D
2O) est une forme d'eau à base de deutérium.
Elle contient une quantité plus importante que la normale de deutérium, un isotope de l'hydrogène (2
H ou D, également connu sous le nom d'hydrogène lourd). L'eau ordinaire possède l'isotope commun de l'hydrogène-1 (1
H ou H, également appelé protium). Celui-ci constitue la majeure partie de l'hydrogène de l'eau normale. La présence de deutérium lui confère des propriétés chimiques nucléaires différentes, et l'augmentation de sa masse lui confère des propriétés physiques et chimiques différentes par rapport à une "eau légère" normale. L'eau lourde est utilisée comme modérateur de neutrons dans certains réacteurs nucléaires, tels que les réacteurs CANDU. C'est un modérateur de neutrons plus efficace que l'eau ordinaire, permettant l'utilisation d'uranium non enrichi comme combustible. L'eau lourde pure n'est pas radioactive, mais l'eau lourde qui a traversé un réacteur nucléaire est légèrement radioactive.