IJs ontstaat wanneer water afkoelt tot onder het vriespunt, dus onder 0°C. Dit is een basisprincipe uit de natuurkunde en verklaart waarom we in de winter sneeuw, rijp en ijs tegenkomen. Al deze verschijnselen zijn vormen van bevroren water.

Bij normale luchtdruk smelt en bevriest water precies bij 0°C. Toch kan ijs in werkelijkheid veel kouder zijn. In een vriezer is het vaak rond de -18°C, en in koude gebieden zoals Antarctica kan het ijs zelfs kouder zijn dan -50°C.

IJs heeft bijzondere eigenschappen: het is lichter dan vloeibaar water, waardoor het blijft drijven. De structuur van ijs zorgt er ook voor dat het uitzet bij bevriezing. Hierdoor kunnen meren en rivieren in de winter dichtvriezen, terwijl het water eronder vloeibaar blijft. Dit maakt het mogelijk dat waterdieren de winter overleven.