Il deuterio è uno dei due isotopi stabili dell'idrogeno. Il nucleo di molti atomi di idrogeno in natura contiene un protone (simbolo chimico: 1H), ma il nucleo di alcuni atomi di idrogeno può contenere anche un protone e un neutroni o un protone e due neutroni. Nel primo caso, si chiama deuterio (simbolo chimico: 2H o D), mentre nel secondo caso si chiama tritio (simbolo chimico: 3H o T).

Abbondanza del deuterio nell'acqua sulla Terra è di circa un atomo di deuterio su 6.400 atomi di idrogeno (156.25 parti per milione), o 0.0156%. Questa concentrazione di deuterio si modifica molto poco da un'acqua naturale all'altra.

Concentrazione del deuterio nell'organismo di un adulto è di circa 120-140 ppm (parti per milione). Sebbene non sembri molto, se lo confrontiamo con la massa di altri elementi vitali presenti nel sangue, si osserva che il deuterio è presente in una quantità di sessanta volte maggiore rispetto al calcio e di dieci volte maggiore rispetto al magnesio.