В небольшом объёме чистая вода кажется бесцветной; в толстом слое она голубого цвета, - это явление наблюдается в химически чистой воде, а также в некоторых природных водоёмах с достаточно чистой водой, как, например, в горных озёрах или в озёрах с ключевым питанием. Чтобы заметить это, достаточно опустить в воду какой-нибудь белый предмет, например, белую фарфоровую тарелку, укрепленную в горизонтальном положении на бичевке или палке; при опускании на некоторую глубину белая пластинка приобретает ясный голубой оттенок большей или меньшей густоты. В других водоёмах в зависимости от растворенных в воде веществ и мелких механических взвесей вода приобретает зеленый, желтый, бурый, а иногда даже коричневый цвет.
Вода является хорошим растворителем для разных веществ, в частности для воздуха; химически чистой воды в естественных условиях быть не может. Соприкасаясь с атмосферой, поверхность водоёма поглощает составляющие её газы, но не в той пропорции, в какой они представлены в воздухе - кислород поглощается водой энергичнее, чем азот. Атмосферный воздух содержит в ста частях 21 часть кислорода, 79 частей азота и ничтожную примесь углекислоты (0,03%); воздух же, растворённый в воде, состоит из 34 частей кислорода, 64 частей азота и около 2% углекислоты. Объёмное содержание кислорода к азоту в атмосфере равно почти 1:4; в воздухе, растворенном в воде, эта пропорция возрастает до 1:2.
При кипячении вода лишается заключавшихся в ней газов и снова их приобретает, если постоит некоторое время на воздухе открытой.
Способность воды растворять воздух есть важнейшее условие жизни в ней. Некоторые животные, хоть и живут в воде, но дышат атмосферным воздухом; для дыхания эти животные поднимаются на поверхность водоёма (например, личинки комаров, жуки плавунцы). Другие животные более тесно связаны с водой и для дыхания могут пользоваться только кислородом, растворенным в воде, для потребления которого им служат особые водные органы дыхания (жабры). В атмосферном воздухе такие существа скоро гибнут; равным образом они погибают и в остуженной кипяченой воде. Заметим здесь, что следует строго различать кислород, растворённый в воде, и кислород, который в соединении с водородом образует самую воду (Н2О). Этот так называемый конституционный кислород не может быть извлечен животным из воды, и для дыхания он совершенно бесполезен.
Указанные количественные соотношения газов, растворённых в воде, относятся к тому случаю, когда источником их поступления является атмосферный воздух. Такие соотношения принято называть нормальными. В естественных условиях кислород, растворённый в воде, энергично тратится на дыхание животных и растений и на процессы гниения органического вещества; при этом кислород (в толще воды распределяется неравномерно: в верхних слоях воды его бывает больше, а в придонных, где процессы гниения совершаются энергичнее, - меньше. Разницу между наблюдаемым количеством кислорода и нормальным его содержанием в воде при данных температуре и давления принято называть дефицитом кислорода; дефицит кислорода на поверхности воды при соприкосновении её с воздушной атмосферой обычно бывает невелик, по направлению к дну водоёма он постепенно возрастает. Иначе дело обстоит с содержанием углекислоты; в процессах дыхания и гниения углекислоты выделяется так много, что этот газ почти всегда содержится в воде, в количестве значительно превышающем нормальное её содержание.
Соотношения существенно меняются летом в богатых растительностью водоёмах. Зеленые растения на свету в процессе фотосинтеза потребляют свободную углекислоту в водоёме и выделяют кислород. В яркие солнечные дни в тёплое время года в зарослях зеленых растений количество кислорода может значительно превышать нормальное; в таких случаях принято говорить об избытке кислорода или перенасыщении им воды. В солнечные дни в прозрачной воде можно видеть, как выделяемый растениями кислород в виде мельчайших пузырьков скопляется на поверхности их листьев. Свободная углекислота при таких условиях иногда нацело потребляется.