La anomalía térmica del agua es un fenómeno muy particular relacionado con el comportamiento de la densidad del agua en función de la temperatura. A diferencia de la mayoría de las sustancias, el agua presenta un comportamiento anómalo entre 0°C y 4°C, lo que tiene importantes consecuencias en la naturaleza como por ejemplo en los lagos.

Si el agua se calienta por encima de los 4°C, su densidad disminuye y si se enfría por debajo de los 4°C, también disminuye su densidad, aunque esto sea contrario a lo que sucede en la mayoría de los líquidos. Cuando alcanza 0°C, comienza a transformarse en hielo que es menos denso y por ello flota en el agua.

En invierno, cuando la superficie del lago comienza a enfriarse, el agua que alcanza los 4°C, que es la más densa, tiende a hundirse y la que queda en la superficie sigue enfriándose pero como su densidad es menor cuando está por debajo de 4°C, se queda en la parte superior.

Se produce una organización por capas de diferente temperatura, llamada estratificación, en la que la capa de agua a 4 ºC se sitúa en el fondo y eso permite que la vida acuática sobreviva.