Anomália sa prejavuje v neobvyklej zmene hustoty kvapalnej vody v závislosti od teploty. Takmer všetky kvapaliny s klesajúcou teplotou zmenšujú svoj objem a zväčšujú hustotu. Táto zákonitosť platí aj pre kvapalnú vodu, ale len po teplotu 3,98 °C. S klesajúcou teplotou sa znižuje kinetická energia molekúl. Pozvoľnou asociáciou molekúl od teploty 3,98 °C dochádza k menej tesnému vyplneniu priestoru. Hustota je pri tejto teplote najvyššia (1,000 kg⋅dm⁻³). Ďalším znižovaním teploty (z 3,98 °C na 0 °C) sa molekuly asociujú, nevypĺňajú tak spojito priestor, a preto sa objem vody zväčšuje a hustota plynulo znižuje. Pri 0 °C vzniká pevná priestorová štruktúra, pričom nastáva zväčšenie objemu. S tým je spojené oveľa menej tesné priestorové usporiadanie molekúl (väčšie medzimolekulové priestory), takže aj hustota ľadu pri 0 °C je len 0,9168 kg⋅dm⁻³.