落叶大乔木，高达30米以上，胸径达2米；树皮厚，灰褐色，纵裂。冬芽大，圆锥形，黑褐色，芽鳞外侧平滑，无毛，在边缘和内侧被褐色曲柔毛。小枝粗壮，黄褐色至灰褐色，四棱形，节膨大，光滑无毛，散生圆形明显凸起的小皮孔；叶痕节状隆起，半圆形。羽状复叶长25-35（-40）厘米；叶柄长6-8厘米，近基部膨大，干后变黑褐色；叶轴上面具平坦的阔沟，沟棱有时呈窄翅状，小叶着生处具关节，节上簇生黄褐色曲柔毛或秃净；小叶7-11（-13）枚，纸质，长圆形至卵状长圆形，长5-20厘米，宽2-5厘米，先端渐尖或尾尖，基部楔形至钝圆，稍歪斜，叶缘具细锯齿，上面暗绿色，无毛或疏被白色硬毛，下面黄绿色，沿脉被黄色曲柔毛，至少在中脉基部簇生密集的曲柔毛，中脉在上面凹入，下面凸起，侧脉10-15对，细脉甚细，在下面明显网结；小叶近无柄。圆锥花序生于去年生枝上，先叶开放，长15-20里米；花序梗与分枝具窄翅状锐棱；雄花与两性花异株，均无花冠也无花萼；雄花序紧密，花梗细而短，长3-5毫米，雄蕊2枚，花药椭圆形，花丝甚短，开花时迅速伸长；两性花序稍松散，花梗细而长，两侧常着生2枚甚小的雄蕊，子房扁而宽，花柱短，柱头2裂。翅果大而扁，长圆形至倒卵状披针形，长3-3.5（-4）厘米，宽6-9毫米，中部最宽，先端钝圆、截形或微凹，翅下延至坚果基部，明显扭曲，脉棱凸起。花期4月，果期8-9月。

生长于海拔700米至2，100米的地区，一般生长在山坡疏林中或河谷平缓山地。 喜光，耐寒，喜肥沃湿润土壤，生长快，抗风力强，耐水湿，适应性强，较耐盐碱，在湿润、肥沃、土层深厚的土壤上生长旺盛。在沼泽地带生长不良，在干旱瘠薄的土壤上，往往形成“小老树”。

种子属于长休眠期种子，需经催芽处理才能出苗，常用方法有： ①隔冬层积埋藏法储备种子于播种前一年的8月份进行浸种、消毒、催芽、挖坑层积埋藏，于翌年春播前取出种子，发现种胚多已变黄绿色，并有少量发芽，可适时播种。 ②变温处理法9月中下旬新采集的种子，需用室内变温处理，按种、沙1:3的比例均匀混合，先在20—24℃条件下，处理两个月，后转为冷温处理，0—5℃下处理两个月，处理顺序不能颠倒，时间不宜缩短。

水曲柳材质优良，是东北、华北地区的珍贵用材树种，可制各种家具、乐器、体育器具、车船、机械及特种建筑材料。同时，对于研究第三纪植物区系及第四纪冰川期气候具有科学意义。 加工性能：水曲柳加工性能良好，能用钉、螺丝及胶水良好固定，可经染色及抛光而取得良好表面。适合干燥气候，且老化极轻微，性能变化小。 物理性能：与其重量相对，水曲柳具有极良好的总体强度性能，良好的抗震力和蒸汽弯曲强度。 耐用性：水曲柳没有心材抗腐力，白木质易受留粉甲虫及常见家具甲虫蛀食。心木对防腐处理剂有中等抗渗透力，白木质具渗透力。 实用性：良好的地板及家具材料。可仿白元、橡木、胡桃等珍贵木种，使用价值极高。

树皮：味苦，性寒。有清热燥湿，清肝明目的功能。用于肠炎、痢疾、月经不调、白带、慢性支气管炎、急性结膜炎、疟疾。外用于牛皮癣。蜡：有止血生肌、续筋接骨的功效。 【中药化学成分】：含有马粟树皮甙和微量的马粟树皮素；也含有虫白蜡，虫白蜡含酯类、游离酸、游离醇、烃类和树脂等。