多生于山谷或山麓附近地势平缓、土层深厚、湿润或稍有积水的地方,耐寒性强，耐水湿能力强，在轻盐碱地可以生长为喜光性树种，根系发达，生长的快慢常受土壤水分的支配，在长期积水排水不良的地方生长缓慢，树干基部通常膨大和有纵棱。
花期2月下旬；球果10月下旬至11月成熟。当今世界上最大的水杉林在湖北潜江广华寺境内，前国家主席李先念为该林题名水杉公园，该地区属长江中下游平原之江汉平原，平均海拔50m左右，过去称水杉存活海拔下限为300m的说法是不正确的。
水杉树干通直挺拔，树形壮丽，叶色翠绿，入秋后叶色金黄，是著名的庭院观赏树。水杉可于公园、庭院、草坪、绿地中孤植，列植或群植。也可成片栽植营造风景林，并适配常绿地被植物；还可栽于建筑物前或用作行道树，效果均佳。水杉对二氧化硫有一定的抵抗性，是工矿区绿化的好树种。
原产地高达50米，现江苏大丰杉木基地大量人工培育，胸径可达2米；树干尖削度大，干基膨大，地面通常有屈膝状的呼吸根；树皮为长条片状脱落，棕色；枝水平开展，树冠幼树圆锥形，老树为宽圆锥状；嫩枝开始绿色，秋季变为棕色，生叶侧生小枝为2列。叶线形，扁平，基部扭曲在小枝上为2列羽状，长1-1.5厘米，宽约1毫米，先端尖，上面中脉下凹，淡绿色，下面黄绿色，中脉隆起，每边有4-8条气孔线，落前变成红褐色。
球果圆形或卵圆形，有短梗，向下垂，成熟后淡褐黄色，有白粉，直径约2.5厘米；种鳞木质，盾形，顶部有沟槽，种子为不规则三角形，有短棱，长1.2-1.8厘米，褐色。花期4月下旬，球果熟期10月落羽杉属生长快，一般5～6年生即进入速生期，树高连年生长量0.6～1.0米，胸径连年生长量1.0～2.0厘米，单株材积年生长量可达0.1立方米。常在一年中长出2个年轮，寿命长达1000年以上，数量成熟期在200年以上。