水杉树树干基部可形成板状根，自水平根系上能向地面上伸出筒状的呼吸根，又称为“膝根” 。
球果下垂，近四棱状球形或矩圆状球形，成熟前绿色，熟时深褐色，长1.8至2.5厘米，径1.6至2.5厘米，梗长2至4厘米，其上有交对生的条形叶；种鳞木质，盾形，通常11至12对，交叉对生，鳞顶扁菱形，中间有一条横槽，基部楔形，高7至9毫米，能育种鳞有5至9粒种子；种子扁平，倒卵形，间或圆形或矩圆形，周围有翅，先端有凹缺，长约5毫米，径4毫米；子叶2枚，条形，长1.1至1.3厘米，宽1.5至2毫米，两面中脉微隆起，上面有气孔线，下面无气孔线；初生叶条形，交叉对生，长1至1.8厘米，下面有气孔线 。花期2月下旬，球果11月成熟 。
水杉喜气候温暖湿润，夏季凉爽，冬季有雪而不严寒，并且产地年平均温度在13℃，极端更低温至8℃，极端更高温24℃左右，无霜期230天；年降水量1500毫米，年平均相对湿度82% 。土壤为酸性山地黄壤、紫色土或冲积土，pH值4.5至5.5 。
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 。
喜光，不耐贫瘠和干旱，净化空气，生长快，移栽容易成活 。适应温度为零下8度至24度 。
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