水曲柳以材质优良而著称，主要分布于我国东北黑龙江的大兴安岭东部和小兴安岭、吉林的长白山等地，向西还分布到辽宁的千山、河北的燕山山脉，以及河南、山西、陕西和甘肃的局部地区。
水曲柳是一种落叶的乔木，高度可达30米，胸经超过1米。主根较短，但侧根发达，伐后的树根具有较强的萌蘖性。树皮多为灰白色。新生的小枝略呈心棱形，无毛、生有皮孔，冬芽为里褐色或黑色。枝上长有左右对生的奇怪羽状复叶，叶轴上有槽沟，还具有极窄的翅。它的花期为4～5月，花朵在长叶之前开放。花为单性，雄雌异株，雄花具有2枚雄蕊，雌花具有2枚不发育的雌蕊。受粉后的两性花结出长圆状披针形的翅果，在7～9月间成熟，翅果稍有些扭曲，顶端为钝圆形或稍微有些凹陷。
水曲柳上多生长在海拔约200～1100米的发育在冲积母质上的草甸灰代棕壤或生率森林土上，主要伴生树种有红松、鱼鳞云杉等。水曲柳喜湿润，但不耐水渍。它属于阳性树种，稍耐盐碱，幼龄期也稍耐庇荫，成龄后则需要充分的光照。它非常耐寒，在－40℃严寒下也能正常发育，但人工幼苗易遭霜冻危害。在自然状态下需15～20年才开始结实。水曲柳可以用种子繁殖，也可以采取萌芽更新法。由于它的种子的休眠期较长，播种前必须采用低温层积和变温处理等办法上。
水曲柳的木质坚韧，木级美观，可以制作各种家具、乐器、体育器具、车船、机械及特种建筑材料等。
水曲柳在分类学上隶属于双子叶植物纲、龙胆目、木犀科。它被国家列为三级保护植物。