水是一種極弱的電解質，可以發生微弱的電離，其電離方程式為：H2O+H2O≒H3O+ + OH-，簡寫為H2O≒H+ + OH-，是一個吸熱過程。水的電離是水分子與水分子之間的相互作用而引起的，因此極難發生，大約55.5×107個水分子中只有1個水分子發生電離。
實驗測得，25℃時1L純水中只有1×10-7mol的水分子發生電離。由水分子電離出的H+和OH-數目在任何情況下總相等，25℃時，純水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L。
c(H+)·c(OH-)=K(W)，其中K(W)稱作水的離子積常數，簡稱水的離子積，c(H+)和c(OH-)是分別是指整個溶液中氫離子和氫氧根離子的總物質的量濃度，K(W)只隨溫度變化而變化，是溫度常數。如25℃，c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，K(W)=1×10-14；100℃時，K(W)=1×10-12。在其它物質的溶液中，如酸、堿和鹽，由于溶質發生電離與水解，導致H+或OH-的濃度發生變化，抑制了水的電離，所以水的電離平衡也向左移動，因此可以利用水的離子積常數來簡單地判斷溶液的pH值。
稀酸溶液中c(H+)酸·c(OH-)水=1×10-14，稀堿溶液中c(H+)水·c(OH-)堿=1×10-14。