Tungt vand (D2O), også kaldet deuteriumoxid, vand sammensat af deuterium, brintisotopen med en masse, der er dobbelt så stor som almindeligt brint, og ilt . (Almindeligt vand har en sammensætning repræsenteret ved H2O.) Således har tungt vand en molekylvægt på ca. 20 (summen af dobbelt så meget som atomvægten af deuterium, som er 2 plus atomvægten af ilt, som er 16), hvorimod almindeligt vand har en molekylvægt på ca. 18 (to gange atomvægten af almindeligt brint, som er 1, plus ilt, hvilket er 16).
Almindeligt vand som opnået fra de fleste naturlige kilder indeholder ca. et deuteriumatom for hver 6.760 almindelige brintatomer. og det resterende vand beriges således med deuteriumindhold. Fortsat elektrolyse af hundreder af liter vand, indtil kun et par milliliter tilbage giver praktisk taget rent deuteriumoxid. Denne operation, indtil 1943, den eneste store anvendte metode, er blevet erstattet af billigere processer, såsom fraktioneret destillation (D2O bliver koncentreret i den flydende rest, fordi den er mindre flygtig end H2O). Det producerede tungt vand bruges som moderator for neutroner i kernekraftværker. I laboratoriet anvendes tungt vand som en isotopisk sporstof i studier af kemiske og biokemiske processer.