Właściwości ekologiczne i tryb życia thumb|lewo|Żaba wodna wśród roślinności Żaba wodna należy do tzw. żab zielonych, stale przebywających nad wodami. Wybiera obficie zarośnięte wody stojące, występuje w małych i dużych płytkich zbiornikach wodnych jak stawy czy zatoki jezior, po okresie godowym można ją spotkać również nad wodami wolno płynącymi. Występuje zwykle w koloniach mieszanych razem z żabą jeziorkową, o wiele rzadziej ze śmieszką, wyjątkowo z obydwoma tymi gatunkami. Są też znane czyste kolonie żaby wodnej, bez jeziorkowej i śmieszki.
Jest gatunkiem dziennym.
Żaba wodna, zwłaszcza osobniki młode, może odbywać wędrówki w poszukiwaniu nowego środowiska, zwykle podczas ciepłych deszczów nawet do 2,5 km. Oprócz tego regularnie wędruje wiosną z zimowisk do miejsc rozrodu, jesienią z powrotem do miejsc zimowania.