在化學中，結晶水或水合水是存在于晶體內部的水分子。 水通常被引入水溶液中形成晶體。 在某些情況下，結晶水是在給定溫度下物質中水的總質量，并且主要以一定的（化學計量）比率存在。 傳統上，結晶水是指在金屬絡合物或鹽的結晶骨架中發現的水，它不直接與金屬陽離子結合。

從水或含水溶劑中結晶后，許多化合物在其結晶骨架中結合了水分子。 結晶水通常可以通過加熱樣品去除，但通常會失去結晶特性。

與無機鹽相比，蛋白質在晶格中結晶時含有大量的水。 50% 的水含量對于蛋白質來說并不少見。

水合作用的知識對于計算許多化合物的質量是必不可少的。 許多鹽類固體的反應性對水的存在很敏感。鹽的水合和脫水是相變材料用于儲能的核心。

在分子式中，結晶水以各種方式表示，但往往含糊不清。 術語水合化合物和水合物通常定義模糊。

與結晶水有關的鹽被稱為水合物。 由于定義聚合物結構的氫鍵的存在，水合物的結構可能非常復雜。歷史上，許多水合物的結構是未知的，水合物的分子式中的點用于指定組成，但沒有說明如何 水是綁定的。 例子：

• CuSO_{4 · 5H2O – 五水硫酸銅(II)}</li >
• CoCl_{2 · 6H2O – 六水合氯化鈷(II)}</li >
• SnCl_{2 · 2H2O – 二水氯化錫（或亞錫）</sub >}

對于許多鹽來說，水的精確結合并不重要，因為水分子在溶解時變得不穩定。 例如，由CuSO_{4·5H2O和無水CuSO4 行為相同。 因此，了解水合程度僅對確定當量很重要：一摩爾 CuSO4 · 5H2O 稱 超過一摩爾的 CuSO4。 在某些情況下，水合程度對于最終的化學性質可能至關重要。 例如，無水 RhCl3 不溶于水，在有機金屬化學中相對無用，而 RhCl3 · 3H2O 用途廣泛。 類似地，水合 AlCl3 是一種弱路易斯酸，因此作為 Friedel-Crafts 反應的催化劑沒有活性。 因此，必須保護 AlCl3 樣品免受大氣水分的影響，以防止形成水合物。}

水合硫酸銅 (II) 的晶體由上述氯化鈷組成

過渡金屬硝酸鹽形成多種水合物。 硝酸根陰離子通常與金屬結合，尤其是對于那些少于六個水配體的鹽。 硝酸鹽在自然界中并不常見，因此這里只代表很少的礦物質。 水合硝酸亞鐵尚未進行結晶學表征。

• 水合硫酸銅 (II) 呈亮藍色。
• 無水硫酸銅 (II) 呈淺綠松石色。