Viên đá lạnh nổi được trên nước là bởi vì nó có tỷ trọng thấp hơn. Điều đó có nghĩa là một khối nước đá nhẹ hơn một khối nước có cùng thể tích. Tỷ trọng này nhẹ hơn không nhiều làm. Chính vì thế nước đá nổi nhưng lại vẫn chìm một nửa trong nước.

Khi nước bị đông lạnh để chuyến thành đá, các phân tử nước sắp thẳng theo các hàng. Lúc đó, chúng nằm hơi cách xa nhau một chút, làm tăng thể tích của chúng lên đôi chút. Vì trọng lượng của nước khi đông đặc không đổi, nên tỷ trọng giảm xuống.

Lực liên kết giữa các phân tứ nước với nhau rất mạnh. Đến nỗi khi tăng thể tích để chuyển thành băng, nước có thể phá vỡ chiếc cốc chứa nó. Chính vì thế, các hệ thống ống dẫn có thể bị phá vỡ về mùa đông, khi trời vô cùng lạnh giá.