過熱水是在通常沸點 100 °C (212 °F) 和臨界溫度 374 °C (705 °F) 之間溫度下加壓的液態水。 它也被稱為亞臨界水或加壓熱水。 過熱水是穩定的，因為超壓會提高沸點，或者通過在具有頂部空間的密封容器中加熱它，液態水在飽和蒸氣壓下與蒸氣平衡。 這不同于使用術語過熱來指代大氣壓力高于其正常沸點的水，由于缺乏成核位點（有時在微波爐中加熱液體時會經歷）而沒有沸騰。

水的許多反常特性是由于非常強的氫鍵。 在過熱的溫度范圍內，氫鍵斷裂，從而比通常僅通過升高溫度所預期的更能改變性質。 水變得不那么極性，并且表現得更像有機溶劑，例如甲醇或乙醇。 有機材料和氣體的溶解度增加了幾個數量級，水本身可以在工業和分析應用中充當溶劑、試劑和催化劑，包括萃取、化學反應和清潔。

所有材料都隨溫度而變化，但過熱水的變化比僅從溫度考慮因素所預期的變化更大。 水滴的粘度和表面張力以及擴散率隨溫度升高而增加。水的自電離隨溫度升高而增加，水在 250 °C 時的 pKw 更接近 11，而不是更熟悉的 25 °C 時的 14。 這意味著水合氫離子的濃度 (H_{3O+) 和氫氧化物濃度 (OH?) 隨著 pH 值的增加 保持中立。 恒壓下的比熱容也隨溫度增加，從 25°C 時的 4.187 kJ/kg 到 350°C 時的 8.138 kJ/kg。 介電常數（相對介電常數）降低對水在高溫下的行為有顯著影響。}

水是極性分子，正負電荷中心分開； 所以分子會與電場對齊。 水中廣泛的氫鍵網絡傾向于反對這種排列，排列程度由相對介電常數測量。 水在室溫下具有約80的高相對介電常數； 因為極性變化通過連接的氫鍵方向的變化而迅速傳遞。 這允許水溶解鹽，因為離子之間的吸引力電場減少了大約 80 倍。 隨著溫度升高，分子的熱運動會破壞氫鍵網絡； 因此相對介電常數隨溫度降低，在臨界溫度下降至約 7。 在 205 °C 時，相對介電常數降至 33，與室溫下的甲醇相同。 因此，水在 100 °C 和 200 °C 之間表現得像水-甲醇混合物。 延長氫鍵的破壞允許分子更自由地移動（粘度、擴散和表面張力效應），并且必須提供額外的能量來破壞鍵（增加的熱容量）。

有機分子的溶解度通常會隨著溫度的升高而急劇增加，部分原因是上述極性變化，還因為難溶物質的溶解度往往會隨著溫度的升高而增加，因為它們具有高溶解焓。 因此，通常被認為不溶的材料可以在過熱水中變得可溶。 例如，PAHs 的溶解度從 25°C 到 225°C 增加了 5 個數量級，例如萘在 270°C 時在水中形成 10% wt 的溶液。

因此，與使用傳統有機溶劑相比，過熱水可用于處理許多具有顯著環境效益的有機化合物。

盡管相對介電常數降低，但許多鹽在接近臨界點之前仍可溶于過熱水。 例如，當接近臨界點時，氯化鈉在 300°CA 時溶解度為 37 wt%，溶解度顯著下降至幾 ppm，并且鹽類幾乎不溶于超臨界水。 一些鹽的溶解度會隨著溫度的升高而降低，但這種現象并不常見。

氣體在水中的溶解度通常被認為會隨著溫度的升高而降低，但這只會發生在一定的溫度，然后才會再次增加。