Wenn Wasser zu Eis gefriert, dann dehnt es sich aus und vergrößert sein Volumen. Gleichzeitig nimmt seine Dichte ab. Deswegen ist Eis bei gleichem Volumen leichter als Wasser. Eis ist neben dem flüssigen und gasförmigen der 3. Aggregatzustand von Wasser und bildet sich bei Normaldruck, Anwesenheit von Kristallisationskeimen und einer Temperatur niedriger als 0 °C (Schmelz- bzw. Gefrierpunkt).
Reines Wasser gefriert erst bei -46 °C. Durch eine Erschütterung und/oder Verschmutzung friert das unterkühlte Wasser schlagartig ein.
Wasser gefriert beim Abkühlen nicht immer genau bei 0 °C, vielmehr schmilzt Eis unter Normalbedingungen bei dieser Temperatur, welche korrekterweise als Schmelzpunkt und nicht Gefrierpunkt bezeichnet werden sollte. Denn zum Gefrieren muss sich eine große Anzahl Wassermoleküle zu einem sogenannten Eisembryo organisieren. Die Mindestanzahl an Molekülen, die nötig ist, bis das Mini-Eiskristall stabil ist und von selber weiter wachsen kann beträgt bei minus 5 °C etwa 50.000 und selbst bei minus 20 °C müssen sich immer noch mehrere hundert Moleküle zufällig anordnen, damit daraus ein Eiskristall wachsen kann. Erst unterhalb von minus 23 °C kann unter natürlichen Bedingungen selbst reinstes Wasser nicht mehr flüssig sein. Durch feste Oberflächen werden die Eisembryonen jedoch stabilisiert, so dass die Eisbildung in der Regel bereits bei höheren Temperaturen einsetzt.
Besonders gefährlich ist das sogenannte Blitzeis. Dabei handelt es sich um unterkühlte Regentropfen mit einer Temperatur unter 0 °C, die beim Kontakt mit beispielsweise dem Straßenbelag sofort gefrieren, denn durch den Kontakt mit dem Asphalt bzw. Kopfsteinpflaster anderen Gegenständen können sich ganz plötzlich Eiskristalle bilden, die in den Regentropfen noch nicht stabil waren.
Der Begriff "Blitzeis" existiert innerhalb der Meteorologie übrigens offiziell gar nicht, man spricht allgemein von Glatteis.