水杉是喬木，高達35米，胸徑達2.5米；樹干基部常膨大；樹皮灰色、灰褐色或暗灰色，幼樹裂成薄片脫落，大樹裂成長條狀脫落，內皮淡紫褐色；枝斜展，小枝下垂，幼樹樹冠尖塔形，老樹樹冠廣圓形，枝葉稀疏；一年生枝光滑無毛，幼時綠色，后漸變成淡褐色，二、三年生枝淡褐灰色或褐灰色；側生小枝排成羽狀，長4-15厘米，冬季凋落；主枝上的冬芽卵圓形或橢圓形，鈍，長約4毫米，徑3毫米，芽鱗寬卵形，先端圓或鈍，長寬幾相等，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，葉在側生小枝上列成二列，羽狀，冬季與枝一同脫落。

水杉有“活化石”之稱。它對于古植物、古氣候、古地理和地質學，以及裸子植物系統發育的研究均有重要的意義。在湖北利川設立了水杉種子站，建立了種子園，加強了母樹的管理，對5000多株林木進行逐株建檔，采取了砌石岸、補樹洞、開排水溝、防治病蟲害等保護措施，并加速育苗和造林。龍山、石柱對水杉大樹采取了掛牌保護。
水杉天然更新弱，應特別注意保護幼苗，促進其生長，避免殘存的水杉林被其它樹種所更替。全國許多地區都已引種，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多個國家和地區已引種栽培。
球果成熟后即采種，經過曝曬，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，播后覆草不宜過厚，需經常保持土壤濕潤。在5月下旬至6月上旬進行。選擇半木質化嫩枝作插穗，長14~18cm，保留頂梢及上部4~5片羽葉，插入土中4~6cm，每畝插7萬~8萬株。插后遮陰，每天噴霧3~5次。9月下旬后可撤去陰棚。圃地經常保持濕潤通風，可促進插穗早日生根。苗期注意防治立枯病和莖腐病。
鋤草松土即清除雜草、藤本，疏松土壤增強透氣性，改善理化性能，創造舒適良好的土壤環境空間，提高根系生命功能，促進其健壯快速生長，為水杉豐產夯實基礎。每年鋤草松土2次，在5~6月、8~9月水杉旺盛生長前期撫育效果佳。
水杉邊材白色，心材褐紅色，材質輕軟，紋理直，結構稍粗，早晚材硬度區別大，不耐水濕?？晒┙ㄖ?、板料、造紙、制器具、造模型及室內裝飾。水杉是“活化石”樹種，是秋葉觀賞樹種。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，也可成片栽植營造風景林，并適配常綠地被植物；還可栽于建筑物前或用作行道樹。水杉對二氧化硫有一定的抵抗能力，是工礦區綠化的優良樹種。