No gelo as moléculas são ligadas de numa estrutura tridimensional hexagonal, em que os átomos de oxigênio são ligados a dois de hidrogênio pela ligação covalente da molécula da água e a outros dois, de outras moléculas, por pontes de hidrogênio. Estas últimas são mais fracas e permitem uma oscilação interna das moléculas, amortecendo a transmissão da vibração térmica ao longo da amostra de gelo, o que dificulta a transmissão do calor pelo gelo. Essa estrutura, inclusive é que permite a formação de espaços ocos entre as moléculas que fazem com que o gelo seja menos denso do que a água líquida e nela flutue, preservando a vida marinha sob a calota congelada do oceano ártico. Além disso, o isolamento térmico do gelo permite que a água sob ele fique a 4ºC, que é o ponto de maior densidade, impedindo o congelamento dos peixes e outros animais marinhos.
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