A densidade da água atinge o valor máximo por volta de 4°C. A partir desse ponto a densidade diminui com o aumento da temperatura, de modo normal.

Quando o gelo funde a 0°C, ocorre um aumento relativamente grande da densidade, resultado do rompimento da estrutura regular imposta no estado sólido pelas ligações de hidrogênio.

A extensa formação de ligações de hidrogênio não está relacionada com a capacidade calorífica extremamente alta da água.

medida que a temperatura aumenta de 0 até 4°C, os vestígios finais da estrutura do gelo desaparecem e o volume é contraído ainda mais, dando origem ao aumento da densidade.

No inverno, quando a água dos lagos esfria, sua densidade aumenta, a água mais fria desce ao fundo e a água mais quente sobe.