L'eau tritiée est parfois employée dans le domaine des sciences du vivant comme traceur pour des études sur le cycle biologique de l'eau. En outre, le tritium injecté par les essais nucléaires atmosphériques se retrouve en quantité infinitésimale sous forme d'eau tritiée dans l'hydrosphère et la biosphère, dont le pic permet de dater des choses variées ayant été exposées à l'atmosphère de la fin du XXème siecle, comme l'âge des crus viticoles ou celui des masses océaniques.
L'eau tritiée (à de très fortes dilutions) peut être employée pour mesurer le volume total d'eau dans un corps. En effet, l'eau tritiée se comporte comme de l'eau normale dans le domaine biologique, et se répartit relativement rapidement dans tous les compartiments du corps. Après atteinte de l'équilibre, la concentration d'eau tritiée dans les urines correspond à celle dans l'ensemble du corps. Connaissant la quantité initialement ingérée et cette concentration finale, il est facile de calculer le volume d'eau correspondant:
L'eau fortement contaminée au tritium peut avoir une activité supérieure au kilo-Becquerel par litre (kBq/l). Une telle eau n'est pas très toxique, mais est « non potable ».
Les recommandations de l’OMS sur les critères de potabilité de l’eau de boisson sont que la dose reçue du fait de la présence d’un radionucléide dans l’eau de boisson ne dépasse pas 0.1 mSv/an. Cette dose pourrait être atteinte chez l’adulte par la consommation quotidienne de deux litres d’eau tritiée à hauteur de 7.8 kBq/l (valeur guide de l’OMS pour ce radioélément). La réglementation française retient la limite de 10 kBq/l (soit 10 MBq/m3) comme seuil de potabilité.
En dessous de ces concentrations, qui atteignent l'ordre de grandeur des concentrations naturelles, il est plus correct de parler de "traces de tritium dans l'eau".