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(nèi)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(cè)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，頂端鈍，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(cè)生小枝上列成二列，羽狀，冬季與枝一同脫落。稀有種。水杉是世界上珍稀的孑遺植物。遠在中生代白堊紀，地球上已出現(xiàn)水杉類植物，并廣泛分布于北半球。冰期以后，這類植物幾乎全部絕跡。在歐洲、北美、和東亞，從晚白堊至新世的地層中均發(fā)現(xiàn)過水杉化石，二十世紀四十年代中國的植物學(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，樹齡約400余年。后在湖北利川縣水杉壩與小河發(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。

水杉有“活化石”之稱。它對于古植物、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。

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。可供建筑、板料、造紙、制器具、造模型及室內(nèi)裝飾。

水杉是“活化石”樹種，是秋葉觀賞樹種。在園林中最適于列植，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(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。水杉對二氧化硫有一定的抵抗能力，是工礦區(qū)綠化的優(yōu)良樹種。