Maapallon ulkopuolista elämää tutkivat astrobiologit ovat pohtineet, millaisia ekosysteemejä Aurinkokunnan ulkopuolella voisi olla. Vaikka vesi on Maan elämälle välttämätöntä, on esitetty, että esimerkiksi metaani voisi korvata sen toisenlaisessa elinympäristössä. Vedellä on kuitenkin useita sellaisia ominaisuuksia, joita ei ole tavattu muilla molekyyleillä. Sen vuoksi elämää etsittäessä halutaan ensiksi löytää usein vettä.

Vesi koostuu maailmankaikkeuden yleisimmästä (vety) ja kolmanneksi yleisimmästä alkuaineesta (happi). Se on melko yksinkertainen, pienikokoinen ja kestävä molekyyli, jota muodostuu vedyn reagoidessa hapen kanssa (palamisreaktio). Veden ainesosista ei siis ole puutetta. Vettä esiintyy runsaasti myös maapallon ulkopuolella.

Vesi on poolinen molekyyli. Se pystyy muodostamaan vetysidoksia ja heikkoja sidoksia muiden molekyylien kanssa, mikä tekee siitä hyvän liuottimen. Elämälle tärkeät kemialliset reaktiot tapahtuvat vesiliuoksessa. Vesi osallistuu myös itse monenlaisiin reaktioihin. Esimerkiksi fotosynteesissä vedestä ja hiilidioksidista muodostuu glukoosia. Vesi pystyy toimimaan liuoksessa sekä happona että emäksenä. Se siis voi sekä vastaanottaa että luovuttaa elektroneita. Näistä syistä vesi liittyy moniin elämälle tärkeisiin reaktioihin.

Veden poolisuus aiheuttaa monet veden tutut ominaisuudet.  Vesi pystyy sitoutumaan toisiin vesimolekyyleihin (koheesio), mikä näkyy muun muassa veden suurena pintajännityksenä. Vesimolekyylit pystyvät myös sitoutumaan muihin pintoihin (adheesio), mikä edesauttaa veden kulkeutumista kasvin puuosassa.

Koska vesi on poolinen molekyyli, se ei pysty liuottamaan poolittomia molekyylejä, kuten rasvoja. Vesimolekyylit muodostavat sidoksia mieluummin keskenään kuin poolittomien molekyylien kanssa. Tätä ilmiötä kutsutaan hydrofobiseksi vuorovaikutukseksi ja se saa aikaan esimerkiksi solukalvolle tyypillisen kaksoiskalvorakenteen (luku 5).

Vedellä on suuri ominaislämpökapasiteetti. Mitä suurempi ominaislämpökapasiteetti on, sitä enemmän energiaa tarvitaan muuttamaan vettä sisältävän kappaleen lämpötilaa. Vesi siis lämpenee ja jäähtyy hitaammin kuin muut aineet. Tämä mahdollistaa suhteellisen tasaisen ilmaston ja hitaat muutokset ekosysteemeissä. Hitaat lämpötilamuutokset mahdollistavat elämän tasaisen kehityksen.

Vedellä on myös suuri sulamis- ja höyrystymislämpö, joten jään sulattamiseen ja veden haihtumiseen vaaditaan paljon energiaa. Toisaalta myös veden jäätyminen ja tiivistyminen vapauttaa paljon energiaa. Myös tämä tasaa lämpötilanvaihteluita maapallolla. Hikoilussa hyödynnetään veden suurta höyrystymislämpöä, sillä hien haihtuminen iholta sitoo lämpöenergiaa. Näin elimistö jäähtyy.

Vesi käyttäytyy fysikaalisesti toisin kuin monet muut aineet. Esimerkiksi paineen nostaminen saa jään sulamaan, kun yleensä aineet kiinteytyvät painetta nostettaessa. Lisäksi nestemäinen vesi on tiheintä +4 °C:ssa. Tästä syystä esimerkiksi järvet ja meret eivät jäädy pohjasta, vaikka pinnalla olisi paksukin jääkerros.