Mucha gente ha observado que el hielo flota en el agua, lo que parece desafiar el sentido común, ya que la mayoría de la gente espera que las formas sólidas de los líquidos sean más pesadas que sus formas líquidas. Como todo lo demás que flota, el hielo flota porque es menos denso que el agua, lo que demuestra la propiedad de flotabilidad. Además, el hielo también es una ilustración de las fascinantes propiedades del agua, un líquido que se comporta de formas muy inusuales.
Cuando ve el hielo flotando, está viendo una demostración del principio científico de flotabilidad. Se dice que los objetos flotan cuando pueden desplazar su propio peso en el agua antes de hundirse. A medida que el objeto se asienta en el agua, una fuerza igual empuja contra el fondo del objeto, lo que hace que flote, en lugar de hundirse. Cuando el área de superficie y la densidad de una sustancia son correctas, esa sustancia flota en lugar de hundirse hasta el fondo.
En el caso de la mayoría de los líquidos, cuanto más frío es el líquido, más denso se vuelve. El agua, sin embargo, alcanza su densidad máxima por encima del punto de congelación. A medida que el agua se congela, sus moléculas se organizan en una matriz, creando espacios entre ellas que no existían antes. Como resultado, el hielo es alrededor de un 9% menos denso que el agua en su punto más denso, lo que hace que el hielo flote en el agua, en lugar de hundirse.
Sin embargo, es posible que haya notado que cuando mira el hielo y el agua juntos, el hielo no simplemente flota en la superficie; parte del hielo suele estar sumergida. A veces, se sumerge todo un trozo de hielo, como es el caso de los cubitos de hielo en un vaso. En el caso de algo así como una capa de hielo en el Ártico, la enorme superficie del hielo asegura que será flotante, porque desplazará su propio peso antes de hundirse. Un pequeño trozo de hielo como un cubo de hielo, por otro lado, puede hundirse antes de que pueda desplazar su propio peso.
El hecho de que el hielo flote es una suerte para el medio ambiente natural. Si el hielo se hundiera hasta el fondo, los océanos, lagos y ríos del mundo se congelarían lentamente de abajo hacia arriba y eventualmente se convertirían en hielo sólido. En cambio, el hielo flota a lo largo de la superficie y se derrite gradualmente en respuesta a los cambios de temperatura, excepto en las regiones ártica y antártica, donde existen capas de hielo permanentes durante todo el año porque las temperaturas son muy frías.