Dünya üzerinde bulunan birçok bileşiğin farklı halleri vardır, ancak suyun halleri katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç tanedir. Ayrıca, maddenin plazma hali de bulunmaktadır, fakat bu durum su için geçerli değildir.

Suyun halleri tanımı içerisinde, diğer bileşiklerden farklı olarak, iki hidrojen ve bir oksijenden oluşan bu bileşiğin farklı isimleri kullanılır. Katı hali için buz, sıvı hali için su ve gaz hali için de su buharı adı verilir. Hatta, esasen direkt olarak buhar kelimesi su ile özdeşleşmiş durumdadır. Su, Dünya üzerinde yaşamımız boyunca birçok kez gözlemlerimizle de deneyimlediğimiz bir şekilde bu üç hal arasında döngü halindedir.

Katı halden sıvı hale geçiş erime veya sıvılaşma, sıvı halden gaz haline geçiş buharlaşma veya kaynama, gaz halden sıvı haline geçiş yoğunlaşma, sıvı halden katı hale geçiş ise donma olarak adlandırılır. Ayrıca su, katı halden sıvı hale geçmeden direkt olarak gaz haline geçebilir. Doğada sürekli olarak gerçekleşen bu olaya süblimleşme denir. Bu fenomenin tam tersi de gözlemlenmektedir ve ismini bir yağış çeşidi olan kırağıdan alır: Kırağılaşma (Depozisyon).

Suyun katı, sıvı ve gaz hallerinin hepsinin denge halinde olduğu özel bir sıcaklık ve basınç değeri vardır. Bu değer, suyun üçlü noktası olarak adlandırılır. Suyun katı, sıvı ve gaz hallerinin bir arada gözlemlenebileceği sıcaklık değeri 273.16 Kelvin ve basınç değeri 611.73 Pascal'dır.

Suyun halleri, hayatımız boyunca birçok kez gözlemlediğimiz hava olaylarına sebep olmaktadır. Her birinin kaynağı H2O molekülleridir. Fakat, farklı sıcaklık ve basınç değerlerinde farklı görünümlere bürünmektedir. Genellikle katı halde kar ve dolu, sıvı halde yağmur ve çiy, gaz halinde ise sis ve nem olarak tecrübe edilir.

Suyun halleri, su döngüsü denilen fiziksel olayı ortaya çıkarmaktadır. Yer yüzeyinde bulunan sular (deniz, göl, akarsu vs.) güneş ışınlarının etkisiyle ısınır ve buharlaşma gerçekleşir. Oluşan su buharı gökyüzüne doğru çıkar ve bulutları oluşturur. Rüzgarın etkisiyle gökyüzünde sürüklenen bulutlar soğuk hava tabakasıyla karşılaşınca, içeriğinde bulunan su buharı bazen yoğunlaşarak yağmur şeklinde, bazen de depozisyon geçirerek kar veya dolu olarak yeryüzüne tekrar geri döner ve döngü tamamlanmış olur.