Tungtvann er en type vann som er litt tyngre enn vanlig vann. Tungtvann brukes i atomkraft og i forskning.
Vann består av vannmolekyler. Vanlige vannmolekyler består av ett atom av oksygen og to atomer av hydrogen. For at vann skal være tungtvann, må enten oksygenatomet eller hydrogenatomene være tyngre. Det vanligste er at hydrogenatomene er byttet ut med en type tungt hydrogen som kalles deuterium. Deuterium er hydrogenatomer med ett ekstra nøytron i kjernen.
I naturlig vann er cirka 1 av 41 millioner vannmolekyler tungtvann-molekyler. Tungtvann kan skilles fra vanlig vann i laboratorier.