水的顏色隨著水所處的環境條件而變化。雖然相對少量的水看起來是無色的，但純水有輕微的綠松石色，隨著觀察樣本的厚度增加而變得更深。水的色調是一種固有的屬性，是由白光的選擇性吸收和散射造成的。溶解的元素或懸浮的雜質可能給水帶來不同的顏色。

液態水的固有色可以通過通過一根長管子觀察白光源來證明，這根長管子裝滿了純凈水，兩端用透明窗封閉。淡淡的綠松石藍色是由可見光譜中紅色部分的弱吸收引起的。

可見光譜中的吸收通常歸因于物質中電子能量狀態的激發。水是一個簡單的三原子分子，即H2O，它的所有電子吸收都發生在電磁波譜的紫外線區域，因此不負責水在光譜的可見區域的顏色。水分子有三種基本的振動模式。在水的氣態下，O-H鍵的兩個拉伸振動發生在v1 = 3650 cm-1和v3 = 3755 cm-1。由于這些振動的吸收發生在光譜的紅外區域。可見光譜中的吸收主要是由于諧波v1 + 3v3 = 14,318 cm-1，相當于698 nm的波長。在20°C的液態下，由于氫鍵的作用，這些振動被紅移，導致740納米的紅色吸收，其他諧波如v1 + v2 + 3v3在660納米產生紅色吸收。重水（D2O）的吸收曲線具有類似的形狀，但卻進一步向光譜的紅外端移動，因為振動轉換的能量較低。由于這個原因，重水不吸收紅光，因此大量的D2O將缺乏更常見的輕水（1H2O）的特征藍色。

吸收強度隨著每個連續的泛音而明顯下降，導致第三個泛音的吸收非常弱。由于這個原因，管道需要有一米或更多的長度，而且水必須通過微濾凈化，以去除任何可能產生米氏散射的顆粒。

湖泊和海洋呈現藍色有幾個原因。一個是水的表面反映了天空的顏色。這是一個常見的誤解，認為這種反射是水體呈現藍色的xxx原因，盡管它可以起到作用。側面和底部涂有白漆的游泳池中的水會呈現出綠松石般的藍色，即使是在沒有藍天反射的室內游泳池。游泳池越深，水就越藍。

一些打到海洋表面的光線被反射，但大部分光線會穿透水面，與水分子和水中的其他物質相互作用。水分子與光相互作用時，可以以三種不同的模式進行振動。紅色、橙色、黃色，有時還有綠色波長的光被吸收，所以看到的剩余光線是由較短波長的藍色和紫羅蘭組成的。這就是海洋的顏色為藍色的主要原因。反射的天光和從深處散射回來的光的相對貢獻，在很大程度上取決于觀察角度。

懸浮顆粒的散射在湖泊和海洋的顏色中也起著重要作用，使水在不同地區看起來更綠或更藍。幾十米的水會吸收所有的光線，所以如果沒有散射，所有的水體都會呈現黑色。因為大多數湖泊和海洋都含有懸浮的生物物質和礦物顆粒，來自上方的光線會被散射，其中一些會向上反射。懸浮顆粒的散射通常會呈現出白色，就像雪一樣，但由于光線首先穿過許多米的藍色液體，散射的光線呈現出藍色。在極其純凈的水中--如在山區湖泊中發現的那樣，來自顆粒的散射非常低--水分子本身的散射也會帶來藍色。

由于大氣層中的瑞利散射，沿著一個人的視線擴散的天空輻射會給遠處的物體帶來藍色的色調。這在遠處的山峰上最常被注意到，但也造成了遠處海洋的藍色。

冰川是在寒冷氣候下由落雪壓實的過程形成的大型冰雪體。雖然下雪的冰川從遠處看是白色的，但在近處和遮擋住直接的環境光時，由于內部反射光的路徑長度較長，冰川通常顯示為深藍色。

相對來說，少量的普通冰看起來是白色的，因為有大量的氣泡存在，而且所有的冰都是白色的。