Deutérium (ťažký vodík) je izotopvodíka (pozri heslo Vodík), ktorý má významné využitie v jadrovom priemysle kvôli svojim výborným moderačným vlastnostiam (spomaľuje rýchlosť neutrónov). V atóme deutéria je 1 protón, 1 elektrón a 1 neutrón. Jadro deutéria skladajúce sa z jedného protónu a jedného neutrónu sa volá deuterón - je súčasťou molekuly ťažkej vody D2O. S ohľadom na malú absorpciu neutrónov je ťažká voda lepším moderátorom než ľahká voda. Okrem jadrovej techniky sa deutérium a jeho zlúčeniny používajú napr. v spektroskopii, v lekárstve, pri štúdiu mechanizmov chemických reakcií a podobne.
