水杉為杉科落葉大喬木，主幹通直挺拔，側枝斜伸，樹冠形似寶塔。各枝上長有小枝，向兩側水平展開，小枝上長有披針形或線形的沒有葉柄的短葉，像羽毛似的排於小枝上，水杉綺麗動人。
花雌雄同株，在無葉的短小枝頂端生長著排成圓錐狀穗形的雄花，每朵雄花有3個囊；雌花也集成穗，形狀似鬆球，下麵有長柄，生於有葉的長小枝上，有14—20個交叉對生球鱗。球果圓形，下垂，稍具四棱，每片盾狀鱗片中，有5—9粒種子。種子倒卵形，扁平，有翅。冬季小枝帶葉脫落，隻剩粗枝。水杉形態優美，為風景觀賞樹木之一。
水杉，是古代遺留下來的珍品，是世界上絕無僅有的珍貴樹種。據古植物學家考證，它的遠祖起源於1億多年前的中生代白堊紀。據從白堊紀地層中發現的水杉化石推斷，在1萬年前，水杉這類植物曾在地球上廣泛分布，後來遭受冰川洗劫，被全部摧毀。因此，人們一直認為水杉在世界上早已絕跡。
1941年原中央大學森林係教授於鐸先生路過四川萬縣時，在川鄂交界處的磨刀溪曾見到一株形態與鬆杉相似，樹形十分優美的大樹，引起他的注意，因當時適值冬季，樹已落葉，隻采得不完全標本。後經王戰、華敬燦、薛紀如等專家進行實地調查，發現從四川萬縣至湖北剩川縣，方圓800平方公裏的山穀裏，河溝兩側的衝積土和山麓附近，均有這種樹分布。大多是當地人移植天然苗培育成林的，一般樹高25米左右，生長在海拔1 000—2 000米的地方。這裏既無嚴寒酷暑威脅，更無海洋季風襲擊，為水杉的生存創造了得天獨厚的自然環境。後經胡先馬肅和鄭萬鈞等植物學家研究鑒定，確認這種樹的形態與日本古植物學家山本茂研究發現的化石水杉的種屬一樣，是該屬中惟一幸存下來的孑遺植物活化石標本。經研究定名“水杉”，於1948年作為新種正式確認。
水杉的發現，對研究古植物學、古氣候學、古地理學以及地質學等，都提供了非常有價值的資料。因此，頓時震驚了科學界，認為這是20世紀的重要發現和偉大成就，稱譽水杉為植物界珍貴的“活化石”。埋沒多年，世界上絕無僅有的水杉，從此一鳴驚人，舉世矚目，各國爭相引種。目前已經引種到50多個國家和地區，真可謂足跡遍天下，芳蹤處處有。