世界上的物質可以表現為多種不同的形態，已知的物質形態主要有六種，即固態、液態、氣態、等離子態、玻色-愛因斯坦凝聚態以及費米子凝聚態，而其中固態、液態和氣態這三種形態又是我們最為熟悉的。
我們日常所見的大多數物質都具有固態、液態和氣態這三種形態，在不同的溫度和壓力下，這三種形態可以實現相互轉化，其中最為典型的就是水了。在標準大氣壓之下，水的沸點是100攝氏度，也就是說在100攝氏度的時候水會變為氣態形式，也就是水蒸氣。而0攝氏度則是水的凝固點，在0攝氏度的時候，水會凝結成冰。如果氣壓升高，水的凝固點和沸點也會相應升高，反之則會下降。
水只有三種形態嗎？並不是，不僅是水，很多物質在特殊的情況之下都存在著一種不同於三種形態的特殊形態，這種狀態被稱之為“超臨界狀態”。
什麼是超臨界狀態呢？以水為例，水具有一個臨界溫度和臨界壓力，所謂臨界溫度就是指水從氣態變為液態的最高溫度。什麼意思呢？我們知道，在標準大氣壓之下，水的沸點是100攝氏度，但隨著壓力的升高，這個溫度也會升高，但是一旦溫度超過了臨界溫度，此時無論如何增大壓強，氣態水都不會再化為液態了。而臨界壓力就是在臨界溫度時，讓水由氣態化為液態所需的最小壓強。
水的臨界溫度是374.15攝氏度，也就是一旦溫度超過了374.15攝氏度，無論如何增大壓強，水都不會由氣態變為液態了。
而水的臨界壓力是22.05兆帕，也就是說水在374.15攝氏度的時候，由氣態轉化為液態所需要的最小壓強為22.05兆帕。那麼，當水的溫度和壓力都遠遠超過了臨界值，會發生什麼呢？水會呈現出一種特殊的狀態，超臨界狀態，處於這種狀態下的水就被稱之為“超臨界水”。超臨界水是一種特殊的流體，相比普通的液態水而言，超臨界水的壓縮性會顯著增強，而且還會獲得溶解其它物質的獨特能力。具體一點來說，超臨界水與普通液態水的差異主要表現在密度、介電常數以及粘度上。
在標準大氣壓之下，常溫液態水的動力粘度是0.001帕秒，而超臨界水的粘度則是0.298x10∧-2帕秒，這意味著什麼呢？意味著超臨界水可以變成一種具有高流動性的物質。
說了這麼多，超臨界水到底有什麼用呢？超臨界水的獨特性質決定了它必然擁有廣泛的用途，比如有機廢物的處理。傳統的有機廢物是如何處理的呢？是透過焚燒法。焚燒法顧名思義就是透過高溫焚燒來分解有機廢物，但這種處理方法會帶來二次汙染，然而使用“超臨界水燃燒技術”就能夠有效解決這一問題。燃料或者有機廢物在與氧化劑相遇之後，可以在超臨界水中發生氧化反應，而這種劇烈的氧化反應會產生一種“水熱火焰”。
“水熱火焰”是一種非常有趣的現象，在我們看來，就是水裡著了火，好像水真的可以燃燒起來一樣。
利用超臨界水燃燒技術處理有機廢物，不僅不會因高溫而產生二次汙染，而且去除率可以達到99%，一次就能處理完成，不需要再進行二次返工。超臨界水除了具有可燃燒的特性之外，還是一種優質的“萃取劑”，因為超臨界水可以具有很好的溶解能力，所以能夠從很多天然物質中提取出香精和油脂。正是因為超臨界水的用途廣泛、開發潛力很大，所以一直以來科學家們都在進行關於超臨界水的研究。
早期的超臨界水都是在實驗室中獲得的，所以科學家們一直有一個疑問，那就是“自然界中是否存在超臨界水”？後來，這個疑問終於有了答案。
德國科學家在大西洋中部的一個海底熱液口進行考察時意外發現了這裡存在著自然的超臨界水，其原因就是這裡的溫度遠超水的臨界溫度，根據測量，熱液口附近的水溫達到了464攝氏度，遠超水的臨界溫度374.15攝氏度，這是一個令科學家十分興奮的發現，因為這證實了超臨界水並不是人為製造的，而是在自然界中客觀存在的。當然了，超臨界水並不是唯一能夠處於超臨界狀態的物質，只要條件合適，很多物質都能夠擁有超臨界狀態。
