Водень – єдиний елемент, ізотопи якого мають свої назви: протий, дейтерій, тритій. Протий («легкий водень») становить 99,9% від загальної кількості атомів водню у Всесвіті і є найпоширенішим нуклідом у природі серед ізотопів усіх хімічних елементів.
При отриманні дейтерію як вихідну сировину використовують природну воду. Тритій може бути отриманий тільки в реакторах при опроміненні нейтронами одного з ізотопів літію.
Важкий ізотоп водню – дейтерій, в ядрах якого є «зайвий» нейтрон – є у будь-якій воді природного походження. У звичайній питній воді частка дейтерію не перевищує 0,015%. Але якщо концентрація дейтерію буде вищою або нижчою, біологічні властивості води можуть змінюватися.
У промисловості для отримання важкої води (збагачення води дейтерієм) у своїй основі служать процеси іонного обміну, особливо Girdler Sulfide process, що використовує ізотопний обмін між водою і сірководнем або воднем і аміаком.