水杉属在中生代白垩纪和新生代约有6-7种，过去认为早已绝灭，1941年中国植物学者在湖北利川谋道镇（当时四川万县磨刀溪）首次发现这一闻名中外古老珍稀孑遗树种。据近年调查，重庆万州、重庆石柱县、湖北利川和湖南龙山、桑植均发现300余年的巨树。

水杉是乔木，高达35米，胸径达2.5米；树干基部常膨大；树皮灰色、灰褐色或暗灰色，幼树裂成薄片脱落，大树裂成长条状脱落，内皮淡紫褐色；枝斜展，小枝下垂，幼树树冠尖塔形，老树树冠广圆形，枝叶稀疏；一年生枝光滑无毛，幼时绿色，后渐变成淡褐色，二、三年生枝淡褐灰色或褐灰色；

叶条形，长0.8-3.5（常1.3-2）厘米，宽1-2.5（常1.5-2）毫米，上面淡绿色，下面色较淡，沿中脉有两条较边带稍宽的淡黄色气孔带，每带有4-8条气孔线，叶在侧生小枝上列成二列，羽状，冬季与枝一同脱落。

种鳞木质，盾形，通常11-12对，交叉对生，鳞顶扁菱形，中央有一条横槽，基部楔形，高7-9毫米，能育种鳞有5-9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；

水杉有“活化石”之称。它对于古植物、古气候、古地理和地质学，以及裸子植物系统发育的研究均有重要的意义。

在湖北利川设立了水杉种子站，建立了种子园，加强了母树的管理，对5000多株林木进行逐株建档，采取了砌石岸、补树洞、开排水沟、防治病虫害等保护措施，并加速育苗和造林。