落葉喬木，大枝不規(guī)則輪生，小枝對生或近對生；冬芽有6-8對交叉對生的芽鱗。葉交叉對生，基部扭轉(zhuǎn)列成二列，羽狀，條形，扁平，柔軟，無柄或幾無柄，上面中脈凹下，下面中脈隆起，每邊各有4-18條氣孔線，冬季與側(cè)生小枝一同脫落。雌雄同株，球花基部有交叉對生的苞片；雄球花單生葉腋或枝頂，有短梗，球花枝呈總狀花序狀或圓錐花序狀，雄蕊交叉對生，約20枚，每雄蕊有3花藥，花絲短，藥隔顯著，藥室縱裂，花粉無氣囊；雌球花有短梗，單生于去年生枝頂或近枝頂，梗上有交叉對生的條形葉，珠鱗11-14對，交叉對生，每珠鱗有5-9枚胚珠。球果下垂，當年成熟，近球形，微具四棱，稀成矩圓狀球形，有長梗；種鱗木質(zhì)，盾形，交叉對生，頂部橫長斜方形，有凹槽，基部楔形，宿存，發(fā)育種鱗有5-9粒種子；種子扁平，周圍有窄翅，先端有凹缺；子葉2，發(fā)芽時出土。

本屬在中生代白堊紀及新生代約有10種，曾廣布于北美、日本、我國東北、蘇聯(lián)西伯利亞、歐洲及格陵蘭，北達北緯82度。第四紀冰期之后，幾全部絕滅，現(xiàn)僅有1孑遺種，產(chǎn)于我國四川東部（石柱縣）及湖北西南部（利川）、湖南西北部（龍山及桑植）山區(qū)�，F(xiàn)普遍栽培，為速生造林樹種及園林樹種。

水杉屬在系統(tǒng)發(fā)育上與北美紅杉屬（Sequoia）有密切的親緣關(guān)系。它具長枝及冬季脫落性短枝，又近似水松屬（Glyptostrobus）和落羽杉屬（Taxodium），而葉及珠鱗、種鱗對生則易與其他屬種區(qū)別。