L'eau est le premier et principal agent extincteur connu. Il est notamment utilisé dans tous les systèmes d'extinction incendie par réseau sprinkleur.
Au contact de la chaleur, l'eau se vaporise, et la vapeur d'eau ainsi créée chasse l'air (la vapeur occupe 1 700 fois plus de place que le volume d'eau qui a servi à sa génération à 100 °C, et 4 200 fois le volume à 650 °C), privant le feu de comburant.
Par ailleurs, l'eau participe au refroidissement (la vaporisation absorbe la chaleur) : la montée en température de l'eau (passage d'une eau à 15 °C à une eau à 100 °C) consomme beaucoup d'énergie, mais le passage d'un état à l'autre (vaporisation) consomme encore plus d'énergie. Ainsi, l'eau refroidit l'atmosphère, les fumées, les objets, les murs… et empêche ainsi l'incendie de s'étendre. Une fois le feu éteint, il est possible de poursuivre le refroidissement à l'eau si nécessaire pour empêcher le feu de reprendre.
L'extinction incendie par l'eau est donc une combinaison de l'« étouffement » par la vapeur et du refroidissement.
L'eau comme agent extincteur est adapté essentiellement pour des feux de classe A, dont le combustible est solide. Pour d'autres types de feu, il faudra envisager de coupler l'eau à un additif ou de changer son mode de projection (brouillard d'eau) pour en optimiser l'efficacité extinctrice. Enfin, dans des environnements particulièrement hostiles ou à risques, l'utilisation d'un émulseur en complément sera nécessaire, il s'agit des systèmes d'extinction à mousse.