Вода может присутствовать в бензинах в растворенном состоянии и в виде второй (жидкой или твердой) фазы. В растворенном состоянии в нефтяном бензине может содержаться очень небольшое количество воды. Даже в наиболее гигроскопичном углеводороде — бензоле растворимость воды при 20°С составляет всего 0,058%. Однако даже в таких количествах растворенная в бензине вода может вызвать нарушения в работе двигателя, особенно при низких температурах.
Содержание воды в автомобильных бензинах зависит как от внешних условий (температура, влажность воздуха, атмосферное давление), так и от углеводородного состава самого бензина. Наибольшей растворяющей способностью по отношению к воде обладают ароматические углеводороды. Это видно из следующих данных по растворимости (в % мае.) воды при 20°С в углеводородах различных классов, содержащихся в бензинах:

Парафиновые    0,0087—0,0115
Нафтеновые    0,0095—0,0142
Непредельные    0,0191—0,0435
Ароматические    0,0291—0,0582

При смешении углеводородов различного строения растворимость воды в смесях изменяется аддитивно.
Среди атмосферных условий на растворимость воды в бензинах наибольшее влияние оказывают температура и влажность воздуха. С понижением температуры растворимость воды в углеводородах и бензинах уменьшается. Содержание растворенной воды в бензине зависит также от влажности воздуха и атмосферного давления. Вода, растворенная в бензине, находится в состоянии подвижного равновесия с водой, содержащейся в воздухе [12]. При этом переход воды из бензина в воздух и из воздуха в бензин происходит очень быстро. Экспериментально установлено, что при толщине слоя топлива 15 мм полное насыщение бензина водой происходит примерно через 10 мин, а при толщине слоя топлива 30 мм — через 25—30 мин.
Скорость насыщения топлива водой из воздуха и перехода воды из топлива в воздух зависит не только от толщины слоя топлива, но и от отношения площади поверхности соприкосновения топлива с воздухом к объему топлива, залитого в резервуар. В горизонтальных резервуарах это отношение больше, чем в вертикальных. Поэтому содержание воды в бензине, находящемся в горизонтальном резервуаре, изменяется быстрее, чем в топливе, залитом в вертикальный резервуар.
Изменение содержания воды в бензине также зависит от условий хранения. В наземных резервуарах наблюдаются значительные перепады температуры топлива в зависимости от суточных и сезонных колебаний температуры воздуха, что создает благоприятные условия для возникновения конвекционных токов. Под их действием массообмен в бензине ускоряется и содержание воды изменяется быстрее, чем при хранении в заглубленных резервуарах.
Особенно благоприятные условия для снижения содержания воды в бензинах наблюдаются в подземных хранилищах, сооружаемых в отложениях каменной соли. Здесь топливо не имеет паровой фазы, сообщающейся с атмосферой, и постоянно контактируете насыщенным водным раствором соли и развитой твердой поверхностью каменной соли.
Равновесное содержание воды в топливе, находящемся на воде, всегда выше, чем в топливе над насыщенным водным раствором соли, что связано с соответствующим уменьшением давления насыщенных паров над этой жидкой средой по сравнению с давлением насыщенных водяных паров над чистой водой. При контактировании бензина с каменной солью возможна адсорбция растворенной воды на поверхности соли, обусловленная сольватацией ионов Na+ и С1~ и образованием водного раствора NaCl в тонком пограничном слое. Эти теоретические соображения  подтверждаются результатами определения равновесного содержания воды в индивидуальных углеводородах и различных бензинах после их хранения над дистиллированной водой, над насыщенным водным раствором NaCl и над кристаллическим NaCl.
При хранении топлив в обычных резервуарах, сообщающихся с атмосферой, в зависимости от изменения температуры бензина и воздуха, влажности воздуха и атмосферного давления происходит постоянное изменение содержания растворенной воды в бензине. При недостатке воды в бензине происходит поглощение влаги из воздуха, в свою очередь излишняя влага из бензина может переходить в воздух. При понижении температуры воздуха и бензина или уменьшении влажности воздуха растворимость воды в бензине уменьшается и избыточная вода из бензина частично переходит в окружающую атмосферу и в значительной степени осаждается на дне резервуара в виде капель, иногда сливающихся в сплошной водный слой. Если выделение растворенной воды из бензина происходит при отрицательных температурах, то в бензине образуются кристаллы льда. Образование кристаллов льда наблюдается также при конденсации паров воды на поверхности бензина, температура которого ниже 0 С. Такие условия возникают при резком потеплении, сопровождающемся, как правило, значительным повышением влажности воздуха. Обычно при потеплении бензин имеет более низкую температуру, чем воздух, а при похолодании наоборот.
Выделение из бензина воды во вторую фазу происходит в первый момент в виде мельчайших капель, невидимых невооруженным глазом. Дальнейшее увеличение выделяющихся капель за счет их слияния приводит к помутнению бензина (когда их размер превышает 0,1 мкм). В образовании капель воды и их укрупнении существенную роль играют мельчайшие механические примеси, всегда присутствующие в бензинах. Выделяющаяся из бензина вода при отрицательной температуре длительное время может находиться в переохлажденном состоянии. Капли переохлажденной воды могут накапливаться в бензине и в результате какоголибо незначительного внешнего воздействия выпасть в виде кристаллов льда. Таким воздействием может оказаться попадание в бензин инея со стенок резервуара, сильное перемешивание, вибрация и т.д.
При длительном нахождении кристаллов льда в бензине образуются хлопья, оседающие на дно резервуаров и топливных баков. Кристаллы льда, попадая в холодную систему питания двигателя, задерживаются топливным фильтром, что приводит к частичному, а иногда и полному перекрытию фильтрующей перегородки и прекращению подачи бензина в двигатель. Выпадая на деталях карбюратора — дроссельных заслонках и распылителях, температура которых значительно понижается из-за интенсивного испарения бензина, кристаллы льда могут значительно уменьшать сечение диффузора и заклинивать дроссельную заслонку с возникновением перебоев в работе и даже остановкой двигателя.
Для предотвращения отказов при эксплуатации автомобилей из-за образования кристаллов льда в топливной системе необходимо регулярно зачищать фильтры-отстойники, менять фильтрующие элементы тонкой очистки, сливать отстой из топливных баков до наступления осенне-зимнего периода эксплуатации, следить за исправностью уплотнений крышек горловин топливных баков и дыхательных клапанов этих крышек.
Эффективным средством предотвращения обледенения карбюратора является использование специальных присадок, повышающих растворимость воды в бензине.
Растворенная вода в бензинах практически не оказывает влияния на стандартные показатели их низкотемпературных свойств. Температура помутнения нефтяных бензинов любого компонентного состава обычно не выше минус 60°С. Поэтому для автомобильных бензинов этот показатель не нормируется. Однако влияние растворенной воды на физическую стабильность при низких температурах заметно возрастает в случае использования кислородсодержащих компонентов.
Добавление к бензинам спиртов увеличивает растворимость воды, но при этом возрастает склонность смесевых бензинов к расслоению на углеводородную и спирто-водную части при понижении температуры. Начальной стадией такого расслоения является помутнение бензина.
Метанольный бензин БМ-5/76 с 5% мас. метанола, содержащий 0,01% воды, мутнеет при -10°С, а этот же бензин с 0,09% воды начинает мутнеть уже при +18°С. Бензин БМ-15/ 76, имеющий в своем составе 15% мае. метанола и 7% мае. изобутанола в качестве стабилизатора, при содержании воды 0,08% мутнеет при -50°С. Увеличение содержания растворенной воды в этом бензине до 0,15% повышает его температуру помутнения до -30°С [13]. Поэтому длительное хранение метанольных бензинов, всегда сопровождающееся увеличением содержания воды, нецелесообразно.
При добавлении к бензинам метил-трет-бутипового эфира (МТБЭ) растворимость воды возрастает незначительно. При хранении бензинов с МТБЭ их низкотемпературные свойства практически не ухудшаются — их температура помутнения не превышает -50°С.