L'acqua è il componente più abbondante in tutti gli organismi viventi cui rappresenta anche più del 70% del peso. Essa è quindi il mezzo di dispersione della materia vivente.

È ormai generalmente accettato che i primi organismi hanno avuto origine negli oceani primordiali quasi quattro miliardi di anni fa. È quindi evidente che l'evoluzione delle prime forme di vita sulla terra è stata fortemente influenzata dalle proprietà del mezzo in cui hanno avuto origine. Infatti, le proprietà chimiche e fisiche dell'acqua condizionano tutti gli aspetti della struttura e della funzione della cellula.

La vita comporta un gran numero di reazioni chimiche che hanno luogo contemporaneamente in ciascuna delle cellule di un organismo vivente, in funzione delle loro necessità. Questo richiede che le biomolecole siano capaci di muoversi rapidamente e di incontrarsi frequentemente. Per questo la vita richiede un ambiente fluido e l'acqua è incredibilmente adatta a questo scopo.

Come tutti sanno una molecola d'acqua (H-O-H) è costituita da un atomo di ossigeno e due di idrogeno, ciascuno dei quali è strettamente legato all'ossigeno. Dato che i due elettroni (piccolissime particelle dotate di carica negativa) responsabili del legame tra idrogeno e ossigeno tendono a passare più tempo in prossimità dell'ossigeno piuttosto che dell'idrogeno, avremo che l'atomo di idrogeno possiede una parziale carica negativa (-0.82) e l'idrogeno una parziale carica positiva (+0.41). A causa di tale proprietà possono formarsi dei legami di natura elettrostatica tra l'ossigeno parzialmente carico negativamente di una molecola d'acqua e l'idrogeno parzialmente carico positivamente di un'altra. Legami di questa natura vengono definiti "legami a idrogeno" e sono responsabili delle proprietà chimico-fisiche dell'acqua. Una importante caratteristica del legame a idrogeno è la sua elevata "direzionalità", che è molto importante nell'organizzazione delle strutture biochimiche, ad esempio le strutture a elica che si osservano nelle proteine.

La maggior parte delle proprietà dell'acqua dipendono proprio dal legame a idrogeno. A causa del legame a idrogeno le soluzioni acquose mostrano una elevata "coesione intermolecolare". Anche se un singolo legame a idrogeno ha una forza relativamente bassa, pari a circa il 5% di quella del legame intramolecolare che unisce i due atomi di idrogeno all'atomo di ossigeno nella molecola d'acqua, il gran numero di legami che possono instaurarsi tra le molecole d'acqua conferisce alle soluzioni acquose una notevole coesione interna. Ad esempio, l'alto grado di coesione interna dell'acqua viene utilizzato dalle piante per trasportare i nutrienti disciolti dalle radici alle foglie.

Le interazioni deboli causate da legami di idrogeno sono fondamentali per i processi biologici, dato che possono facilmente formarsi e rompersi continuamente in condizioni fisiologiche. La dinamica della vita richiede cambiamenti rapidi delle interazioni intra- o intermolecolari che non possono aver luogo se le interazioni in gioco comportano forze di legame troppo elevate.

Perché una specie biologica possa propagarsi nel tempo è necessario che il suo patrimonio genetico sia conservato in forma stabile e venga trasmesso alla progenie con la massima fedeltà possibile. Sono proprio i legami a idrogeno responsabili dell'appaiamento tra le due eliche del Dna, della fedeltà del processo di replicazione (nel quale il corredo genetico di ogni cellula in fase di divisione, costituito dal Dna, viene duplicato per essere trasmesso alle due cellule figlie), della trascrizione (sintesi delle molecole di Rna che dirigeranno poi la sintesi delle proteine) e della traduzione (sintesi delle proteine). Questi sono i processi fondamentali che governano il flusso della informazione genetica fino alla costituzione di un essere vivente.

In conseguenza dei forti legami a idrogeno intermolecolari l'evaporazione dell'acqua richiede una quantità di energia insolitamente grande per una molecola delle sue dimensioni. Questo fa sì che sia l'evaporazione che l'ebollizione richiedano temperature sorprendentemente elevate permettendo all'acqua di rimanere allo stato liquido alle temperature che si riscontrano nella maggior parte delle stagioni sulla maggior parte della superficie terrestre. Alcuni vertebrati, tra i quali l'uomo, usano l'elevato calore di evaporazione per eliminare l'eccesso di calore corporeo sotto forma di sudore.

Le interazioni intermolecolari dovute ai legami a idrogeno fanno sì che l'acqua allo stato solido, il ghiaccio, assuma una struttura cristallina estremamente regolare che gli conferisce una insolita proprietà:

L'acqua allo stato liquido è più densa del ghiaccio. Questa proprietà è della massima importanza per la vita sulla terra. Se l'acqua si comportasse come la maggior parte delle sostanze, risultando più densa nello stato solido, il ghiaccio che si forma sulla superficie dei laghi e degli oceani (si pensi alla calotta polare artica) precipiterebbe sul fondo dove si accumulerebbe nel tempo fino a quando i laghi, i fiumi e i mari gelerebbero completamente portando alla completa distruzione di ogni forma di vita in essi contenuta. Dato che il ghiaccio è meno denso dell'acqua nello stato liquido, esso si forma a partire dalla superficie verso il basso. In tal modo il ghiaccio funge da ottimo isolante: uno strato di ghiaccio sulla superficie di uno stagno protegge gli organismi acquatici dalle rigide temperature esterne.

Un'altra importante proprietà dovuta alle interazioni intermolecolari è che nel caso dell'acqua sono necessarie cospicue quantità di calore sia per variarne la temperatura che per modificarne lo stato di aggregazione (solido, liquido o gassoso). Questo comporta che le fluttuazioni termiche all'interno delle cellule siano minime, anche se la temperatura dell'ambiente fluttua o se viene prodotto calore come sottoprodotto del metabolismo, e questo dal punto di vista biologico è di grande importanza dato che le reazioni biochimiche avvengono in un ristretto intervallo di temperatura.

Un'altra importantissima caratteristica dell'acqua è costituita dalle sue eccezionali proprietà di solvente, cruciali per i processi biologici che richiedono la solubilizzazione di un'ampia varietà di ioni e di molecole grandi e piccole. Tutte le molecole in grado di formare legami idrogeno saranno solubili e vengono definite "idrofile", mentre le molecole che non hanno tale capacità saranno generalmente insolubili e vengono definite "idrofobe". L'acqua è un eccellente solvente anche per i sali.

Tale capacità dipende dalle proprietà isolanti dell'acqua che impediscono la riassociazione tra le particelle cariche positivamente e negativamente (cationi e anioni) che costituiscono i sali.

L'interazione tra le molecole d'acqua e particolari composti dotati sia di caratteristiche idrofiliche che idrofobiche, come i lipidi delle membrane biologiche, è stata cruciale per l'origine dei primi organismi viventi monocellulari. Tali molecole in acqua possono formare delle membrane a doppio strato che si organizzano in vescicole dove l'acqua si trova sia all'interno che all'esterno. Le membrane biologiche a doppio strato, infatti, circondano tutte le cellule e separano i vari compartimenti cellulari. L'acqua non è soltanto il solvente in cui avvengono tutte le reazioni degli organismi viventi, essa molto spesso partecipa anche direttamente alle reazioni. Ad esempio alcune reazioni di  dissociazione (idrolisi) o di condensazione generalmente consumano o producono molecole d'acqua. I prodotti terminali dell'ossidazione delle sostanze nutrienti come gli zuccheri, che forniscono l'energia necessaria per la nostra sopravvivenza, sono l'anidride carbonica e l'acqua. L'acqua che si forma in questo modo è in qualche caso sufficiente alla sopravvivenza di alcuni animali in ambienti particolarmente secchi (es. cammelli). Le piante verdi usano l'energia della luce solare per trasformare acqua e anidride carbonica negli zuccheri (processo della fotosintesi) che verranno utilizzati per l'alimentazione degli organismi animali.

In conclusione, possiamo senz'altro affermare che l'influenza dell'acqua nel corso dell'evoluzione biologica è stata determinante. Se altre forme di vita si sono evolute in altre parti dell'universo è molto probabile che abbiano trovato un ambiente ove vi fosse disponibilità di acqua allo stato liquido e che quindi rassomiglino alle forme di vita presenti sulla terra.

In caso contrario, si può pensare che l'evolversi della vita non sia stato possibile a meno di ipotizzare forme di vita completamente diverse e che difficilmente possiamo immaginare.