天然冰是指由水和客体分子，如甲烷、乙烷等烃类气体，及氮气、二氧化碳等非烃类气体分子，在零下10摄氏度至28摄氏度、高压的条件下，通过范德华力相互作用，形成的结晶状、笼形的固体络合物。

天然冰，化学式：H₂O，是固态水12种结晶形态之最常见的一种，传递冷，温度低。由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的。根据近代X射线的研究，证明了冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的，是一个敞开式的松弛结构。

因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完，在冰中氢键把这些四面体联系起来，成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列，空间利用率较小，约占34%、因此冰的密度较小，约为摄氏4度是液态水的9/10。

如果用电灯等的强光照射，冰的内部就会融化，浮现出称为冰花的类似雪结晶的形状。来自日本分子科学研究所和冈山大学的研究人员为了调查冰从内部开始融化的现象。