4℃的水密度最大。一般来说，大多数物体都有热胀冷缩的性质，温度越高，物质的密度越小。但水却是一个例外，热胀冷也胀，只有在4℃时候，体积最小。高于4℃或低于4℃时，体积都会膨胀。这种现象被称为“反常膨胀现象”。
水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释。只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。水的这种奇异特性很容易在自然界中看到，如冬天河塘里的水结冰时，总是从水面开始的。也就是说首先是水面的水温降到0℃，下面的水温则高于0℃，从上向下温度逐渐升高，水底温度在4℃左右；密度则逐渐增大，水底密度最大。正因为水的这种奇异特性，才出现“人在冰上走，鱼在冰下游”的自然景象。
