Podczas rozpuszczania w wodzie elektrolitów (soli, kwasów i zasad) ulegają one dysocjacji na jony. Silne elektrolity całkowicie jonizują się w wodzie, w odróżnieniu od słabych elektrolitów, których jonizacji ulega tylko niewielka część cząsteczek. Roztwory elektrolitów dobrze przewodzą prąd elektryczny. Wodne roztwory substancji niebędących elektrolitami (np. cukrów, alkoholi i pierwiastków chemicznych niereagujących z wodą) nie przewodzą prądu. Niektóre substancje w roztworach wodnych mogą ulegać hydrolizie.
Woda ulega autodysocjacji zgodnie z równaniem:
W wodnych roztworach kwasów i zasad (w ujęciu Arrheniusa) oraz niektórych soli następuje zaburzenie tej równowagi, wskutek czego zmienia się stężenie jonów wodorowych i wodorotlenowych, a roztwór taki wykazuje odczyn kwasowy lub zasadowy. Miarą kwasowości/zasadowości roztworu wodnego jest skala pH.
Podczas rozpuszczania ciał krystalicznych następuje zniszczenie ich struktury krystalicznej, czemu towarzyszą efekty cieplne.. Siłą napędową tego procesu jest solwatacja (a dokładniej – hydratacja) cząsteczek przechodzących do roztworu.