細胞水腫，又稱“水樣變性”，是細胞可逆性損傷的一種形式，常是細胞損傷中最早出現的改變。
其機制為線粒體受損，導致ATP生成減少，再導致細胞膜鈉鉀泵功能障礙，進一步導致細胞內鈉離子和水的過多積聚。之后，無機磷酸鹽、乳酸和嘌呤核苷酸等代謝產物的蓄積，可增加滲透壓負荷，進一步加重細胞水腫，導致細胞內液增多。凡是能引起細胞液體和離子內穩態變化的損害，都可導致細胞水腫，常見于缺氧、感染、中毒、高熱時肝、腎、心等器官的實質細胞。
病變初期，細胞線粒體和內質網變得腫脹，形成光鏡下細胞質內出現的紅染細顆粒狀物。若水鈉進一步積累，則細胞腫大明顯，細胞質高度疏松呈空泡狀，細胞核也可脹破，細胞質膜表面出現囊泡，微絨毛變形消失，其極期稱為氣球樣變。