ऑक्सीजन और हाइड्रोजन, दोनों के कई आइसोटोप मौजूद हैं, जो जल के कई ज्ञात आइसोटोपोलोग्स को बढ़ा रहे हैं।

हाइड्रोजन, स्वाभाविक रूप से तीन समस्थानिक में होता है। सबसे आम (¹H), जो जल में हाइड्रोजन की 99.98% से अधिक मात्रा के लिए जिम्मेदार है, अपने नाभिक में केवल एक प्रोटॉन से बना हैं। एक दूसरा, स्थिर आइसोटोप, ड्यूटेरिअम (रासायनिक चिह्न "D" या ²H), में एक अतिरिक्त न्यूट्रॉन होता है। ड्यूटेरिअम ऑक्साइड, को इसके उच्च घनत्व की इसकी वजह से इसे भारी जल के रूप में भी जाना जाता है। इसे परमाणु रिएक्टर में न्यूट्रॉन मंदक के रूप में प्रयोग किया जाता है। तीसरे आइसोटोप, ट्रिटियम में 1 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन हैं और यह रेडियोधर्मी है, जो 4500 दिन के अर्ध-जीवन में खराब हो जाता है। प्रकृति में बहुत थोड़ी मात्रा में मौजूद है, जो मुख्यतः कॉस्मिक किरण जनित परमाणु अभिक्रिया द्वारा वातावरण में उत्पन्न होते हैं। जल, जिसमें एक ड्यूटेरिअम परमाणु होता है, साधारण जल में स्वाभाविक रूप से न्यून संकेन्द्रण (~0.03%) के साथ होता है और में काफी कम मात्रा में (0.000003%).

विशिष्ट राशि के अंतर के अलावा, और के बीच सबसे उल्लेखनीय भौतिक मतभेद में ऐसे गुण शामिल हैं जो हाइड्रोजन बॉन्डिंग से प्रभावित होते हैं, जैसे हिमीकरण और खौलाना और अन्य गत्यात्मक प्रभाव. क्वथनांक में अंतर आइसोटोपोलोग्स को अलग किये जाने की अनुमति देता है।

शुद्ध पृथक की खपत, जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकती हैं - बड़ी मात्रा में इसका सेवन करने से गुर्दे और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र नष्ट हो सकते है। छोटी मात्रा में इसका सेवन, बिना किसी बुरे प्रभाव के किया जा सकता है और किसी भी विषाक्तता के स्पष्ट होने के लिए बड़ी मात्रा में भारी जल का सेवन करना होगा।

ऑक्सीजन के भी तीन स्थिर आइसोटोप हैं, 99.76% में मौजूद है, 0.04% में और जल के 0.2% अणुओं में.

व्यवस्थित नामकरण
भारी जल और आइसोटोपोलोग्स
रेडोक्स अभिक्रियाओं में जल
भौतिकी और रसायन शास्त्र