La autoionización del agua (también llamada autodisociación del agua) es la reacción química en la que dos moléculas de agua reaccionan para producir un ion hidronio (H3O+) y un ion hidróxido (OH−):
2H2O(l)↽−−⇀H3O+(aq)+OH−(aq){\displaystyle {\ce {2 H2O (l) <=> H3O+ (aq) + OH- (aq)}}}
Este es un ejemplo de autoprotólisis, y se basa en la naturaleza anfotérica del agua.
El agua, aunque sea pura, no es una simple colección de moléculas de H2O. Incluso en "agua pura", un equipo sensible puede detectar una conductividad muy leve de 0,055  μS · cm-1. Según las teorías de Arrhenius, esto se debe a la presencia de iones.