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，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)谐幔榷擞邪既?，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，下面無(wú)氣孔線；初生葉條形，交叉對(duì)生，長(zhǎng)1-1.8厘米，下面有氣孔線。花期2月下旬，球果11月成熟。
在歐洲、北美、和東亞，從晚白堊至新世的地層中均發(fā)現(xiàn)過(guò)水杉化石，二十世紀(jì)四十年代中國(guó)的植物學(xué)家在湖北、四川交界的謀道溪（磨刀溪）發(fā)現(xiàn)了幸存的水杉巨樹(shù)，樹(shù)齡約400余年。后在湖北利川縣水杉?jí)闻c小河發(fā)現(xiàn)了殘存的水杉林，胸徑在20厘米以上的有5000多株，還在溝谷與農(nóng)田里找到了數(shù)量較多的樹(shù)干和伐兜。隨后，又相繼在四川石柱縣冷水與湖南龍山縣珞塔、塔泥湖發(fā)現(xiàn)了200~300年以上的大樹(shù)。
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)。
水杉天然更新弱，應(yīng)特別注意保護(hù)幼苗，促進(jìn)其生長(zhǎng)，避免殘存的水杉林被其它樹(shù)種所更替。全國(guó)許多地區(qū)都已引種，尤以東南各省和華中各地栽培多。亞洲、非洲、歐洲、美洲、拉丁美洲等50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已引種栽培。
球果成熟后即采種，經(jīng)過(guò)曝曬，篩出種子，干藏。春季3月份播種。畝播種量0.75~1.5kg，采用條播（行距20~25cm）或撒播，播后覆草不宜過(guò)厚，需經(jīng)常保持土壤濕潤(rùn)。在5月下旬至6月上旬進(jìn)行。選擇半木質(zhì)化嫩枝作插穗，長(zhǎng)14~18cm，保留頂梢及上部4~5片羽葉，插入土中4~6cm，每畝插7萬(wàn)~8萬(wàn)株。插后遮陰，每天噴霧3~5次。9月下旬后可撤去陰棚。圃地經(jīng)常保持濕潤(rùn)通風(fēng)，可促進(jìn)插穗早日生根。苗期注意防治立枯病和莖腐病。