La raison pour laquelle l’eau pure est considérée comme neutre en termes de pH est qu’elle contient une concentration égale d’ions hydrogène (H+) et d’ions hydroxyde (OH-). L'échelle de pH mesure l'acidité ou la basicité d'une solution sur une échelle de 0 à 14, 7 étant neutre. Lorsque la concentration en ions H+ est supérieure à la concentration en ions OH-, la solution est acide et a un pH inférieur à 7. Inversement, lorsque la concentration en ions OH- est supérieure à la concentration en ions H+, la solution est basique et a un pH supérieur à 7.

Dans le cas de l’eau pure, l’autoionisation de l’eau se produit, c’est-à-dire un processus par lequel une molécule d’eau se divise en ions H+ et OH-. La constante d’équilibre de ce processus est très faible, ce qui indique que la concentration d’ions H+ et OH- dans l’eau pure est très faible. À température ambiante (25°C), la concentration d'ions H+ et OH- dans l'eau pure est d'environ 1 x 10-7 moles par litre. Le pH de l’eau pure est donc très proche de 7, ce qui est considéré comme neutre.