Nước thường trở thành băng khi nhiệt độ của nó đạt đến mức đóng băng. Khi nhiệt độ của nước giảm xuống khoảng 0 độ C, nó sẽ đóng băng và đông đặc lại như băng trong hầu hết các trường hợp. Có một số trường hợp nước xuống dưới 0 độ C và vẫn ở dạng lỏng.
Các phân tử nước có nhiều năng lượng hơn ở thể lỏng hơn là ở thể rắn. Khi nhiệt độ của chất lỏng trở nên thấp hơn, năng lượng bị giảm xuống, làm cho các phân tử nước chậm lại. Khi nhiệt độ lên đến mức đóng băng, các phân tử kết dính với nhau tạo thành băng rắn. Tuy nhiên, các phân tử vẫn chuyển động.
Nước đóng băng còn nhiều thứ hơn là chỉ để lạnh. Cần phải có một hạt tinh thể để nước trở thành băng. Hạt giống có thể là bất kỳ tạp chất nào trong nước để các tinh thể băng phát triển. Vật chứa nước cũng là một yếu tố làm cho nước đóng băng. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến sự đóng băng của nước bao gồm mật độ, áp suất, chuyển động và các chất rắn hòa tan khác.
Không phải tất cả nước sẽ biến thành đá ở 0 độ C. Trong một số trường hợp, nước có thể hạ nhiệt xuống 40 bên dưới. Quá trình này được gọi là siêu làm lạnh. Điều này chỉ xảy ra khi nước hoàn toàn tinh khiết và đựng trong vật chứa rất mịn.
