Структура воды при околонулевой температуре несколько похожа на структуру льда, размытую тепловым движением.
По исследованиям Бернала, Полинга и других ученых, физические особенности воды в различных фазовых состояниях и при разных температурах обусловливаются структурой и состоянием молекул и их средним расположением.
В неплотных структурах воды и особенно льда имеются межмолекулярные полости, в которые могут внедряться отдельные молекулы самой воды или некоторые жидкие и газообразные инородные примеси и изменять физические свойства воды и льда. С этим явлением связывают некоторые особенности воды и образование при положительной температуре твердых клатратов (газовых гидратов), иногда ошибочно принимаемых за лед.
Благодаря своей структуре вода и прозрачный лед относительно хорошо пропускают видимый свет. Это свойство может быть использовано для оттаивания льда лампами дневного света от металлической поверхности льдообразования. Лед в противоположность воде довольно свободно пропускает электрические колебания высокой частоты (сантиметровые радиоволны), что также может быть использовано для указанной цели.
Существенно то обстоятельство, что вода является замедлителем нейтронов и может служить защитой от радиации, например, продовольствия.