水杉是喬木，高達(dá)35米，胸徑達(dá)2.5米；樹(shù)干基部常膨大；樹(shù)皮灰色、灰褐色或暗灰色，幼樹(shù)裂成薄片脫落，大樹(shù)裂成長(zhǎng)條狀脫落，內(nèi)皮淡紫褐色；枝斜展，小枝下垂，幼樹(shù)樹(shù)冠尖塔形，老樹(shù)樹(shù)冠廣圓形，枝葉稀疏；一年生枝光滑無(wú)毛，幼時(shí)綠色，后漸變成淡褐色，二、三年生枝淡褐灰色或褐灰色；側(cè)生小枝排成羽狀，長(zhǎng)4-15厘米，冬季凋落；主枝上的冬芽卵圓形或橢圓形，鈍，長(zhǎng)約4毫米，徑3毫米，芽鱗寬卵形，先端圓或鈍，長(zhǎng)寬幾相等，約2-2.5毫米，邊緣薄而色淺，背面有縱脊。葉條形，長(zhǎng)0.8-3.5（常1.3-2）厘米，寬1-2.5（常1.5-2）毫米，上面淡綠色，下面色較淡，沿中脈有兩條較邊帶稍寬的淡黃色氣孔帶，每帶有4-8條氣孔線(xiàn)，葉在側(cè)生小枝上列成二列，羽狀，冬季與枝一同脫落。

球果下垂，近四棱狀球形或矩圓狀球形，成熟前綠色，熟時(shí)深褐色，長(zhǎng)1.8-2.5厘米，徑1.6-2.5厘米，梗長(zhǎng)2-4厘米，其上有交對(duì)生的條形葉; 種鱗木質(zhì)，盾形，通常11-12對(duì)，交叉對(duì)生，鱗頂扁菱形，中央有一條橫槽，基部楔形，高7-9毫米，能育種鱗有5-9粒種子；種子扁平，倒卵形，間或圓形或矩圓形，周?chē)谐?，先端有凹缺，長(zhǎng)約5毫米，徑4毫米；子葉2枚，條形，長(zhǎng)1.1-1.3厘米，寬1.5-2毫米，兩面中脈微隆起，上面有氣孔線(xiàn)，下面無(wú)氣孔線(xiàn)；初生葉條形，交叉對(duì)生，長(zhǎng)1-1.8厘米，下面有氣孔線(xiàn)?；ㄆ?月下旬，球果11月成熟。
喜氣候溫暖濕潤(rùn)，夏季涼爽，冬季有雪而不嚴(yán)寒，并且產(chǎn)地年平均溫度在13℃，極端低溫-8℃，極端高溫24℃左右，無(wú)霜期230天；年降水量1500毫米，年平均相對(duì)濕度82%。土壤為酸性山地黃壤、紫色土或沖積土，pH值4.5~5.5。多生于山谷或山麓附近地勢(shì)平緩、土層深厚、濕潤(rùn)或稍有積水的地方，耐寒性強(qiáng)，耐水濕能力強(qiáng)，在輕鹽堿地可以生長(zhǎng)為喜光性樹(shù)種，根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)的快慢常受土壤水分的支配，在長(zhǎng)期積水排水不良的地方生長(zhǎng)緩慢，樹(shù)干基部通常膨大和有縱棱。喜光，不耐貧瘠和干旱，凈化空氣，生長(zhǎng)快，移栽容易成活。適應(yīng)溫度為零下8度~24度。
水杉有“活化石”之稱(chēng)。它對(duì)于古植物、古氣候、古地理和地質(zhì)學(xué)，以及裸子植物系統(tǒng)發(fā)育的研究均有重要的意義。在湖北利川設(shè)立了水杉種子站，建立了種子園，加強(qiáng)了母樹(shù)的管理，對(duì)5000多株林木進(jìn)行逐株建檔，采取了砌石岸、補(bǔ)樹(shù)洞、開(kāi)排水溝、防治病蟲(chóng)害等保護(hù)措施，并加速育苗和造林。龍山、石柱對(duì)水杉大樹(shù)采取了掛牌保護(hù)。
為保持通風(fēng)透光，給樹(shù)木健壯生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的空間，成林后進(jìn)行適度修枝，宜選在水杉落葉后至立春前進(jìn)行，修枝強(qiáng)度為樹(shù)冠總長(zhǎng)度的1/4~1/3，具體視樹(shù)木生長(zhǎng)情況而定。薔薇葉蜂1年可發(fā)生2代，以幼蟲(chóng)在土中結(jié)繭越冬。有群集習(xí)性，常數(shù)十頭群集于葉上取食，嚴(yán)重時(shí)可將葉片吃光，僅留粗葉脈。雌蟲(chóng)產(chǎn)卵于枝梢，可使枝梢枯死。
水杉邊材白色，心材褐紅色，材質(zhì)輕軟，紋理直，結(jié)構(gòu)稍粗，早晚材硬度區(qū)別大，不耐水濕?？晒┙ㄖ辶?、造紙、制器具、造模型及室內(nèi)裝飾。水杉是“活化石”樹(shù)種，是秋葉觀(guān)賞樹(shù)種。在園林中適于列植，也可叢植、片植，可用于堤岸、湖濱、池畔、庭院等綠化，也可盆栽，也可成片栽植營(yíng)造風(fēng)景林，并適配常綠地被植物；還可栽于建筑物前或用作行道樹(shù)。水杉對(duì)二氧化硫有一定的抵抗能力，是工礦區(qū)綠化的優(yōu)良樹(shù)種。