Gheața plutește în apă deoarece, spre deosebire de majoritatea substanțelor, faza solidă a apei este mai puțin densă decât faza lichidă. Când se îngheață apa, se extinde ușor, iar modificarea densității este suficientă permiteți cuburilor de gheață să plutească într-un pahar cu apă.
Expansiunea gheții la punctul de îngheț se datorează structurii polare a moleculelor de apă. În faza lichidă, moleculele de apă sunt întotdeauna în mișcare și pot fi împachetate strâns împreună. Pe măsură ce temperatura scade, moleculele încep să formeze cristale hexagonale. Legăturile de hidrogen create în aceste cristale aranjează moleculele astfel încât să existe mai mult spațiu între ele decât în faza lichidă, rezultând o extindere de aproximativ 8,3% în volum. Din moment ce apa care displace gheața acum cântărește mai puțin decât gheața în sine, gheața este plutitoare și plutește.Această proprietate unică este importantă pentru dezvoltarea vieții pe pământ. Deoarece gheața plutește, râurile și curenții formează un strat de gheață în timpul iernii. Dacă apa s-ar comporta ca cele mai multe solide și a devenit mai densă atunci când s-a răcit, această gheață ar cădea pe fundul fiecărui corp de apă, înghețându-o solidă și omorând orice lucru viu sub suprafață.
