通常、液体から固体に変化すると体積が減少しますが、水は逆に体積が増加します。他、このような現象を見せる化合物は極めて希、他数種類の化合物でしか観測されません。
それは水の水素結合（Ｈ･・Ｏ）が、原因となる現象です。
つまり、液体の水は、その強い水素結合により、水分子間のネットワークを形成するため体積が減少しています。それが低温になり水素結合によるネットワークが制限されると、体積減少の効果が薄らぎ、４℃を最小体積として、体積増加が始まります。

余談ですが、重水（D2O：水の水素原子がD(=2Ｈ）で構成されているの水）では、最小体液は11.4℃に変化します。これは、通常の水（H2O）に比べ、水素結合の程度、水素結合のネットワークの温度依存性がことなるからと考えられているからです。
長文すみません😅