水杉是世界上珍稀的孑遺植物，曾廣泛生長在遠古時期的中生代白堊紀及新生代，到第四紀冰川時地球上發生了冰川，同屬於水杉屬的其他種類抵抗不住冰川的襲擊已經全部滅絕，只有在中國的少數水杉躲過了這場浩劫，與恐龍同代的水杉倖存下來。水杉素有「活化石」之稱，對於古植物、古氣候、古地理和地質學，以及裸子植物系統發育的研究均有重要的意義。

冰川的出現對全球氣候和生物發展的影響很大，特別是第四紀冰川，直接作用於人類的生存環境。我國第四紀冰川的範圍包括東北的長白山、大、小興安嶺，北方和西北的嶗山、泰山、華山、太白山、秦嶺、五台山、太行山、呂梁山、陰山、賀蘭山，南方的滇、黔、桂、贛、浙、西藏等山地和高原，也波及到東部山區並常以冰舌向山麓平原流溢。這次大冰期，可分四次亞冰期、三次間冰期和一個冰後期。在最大一次冰期中，全球大陸有32%的面積被冰川覆蓋，大量的冰停滯於大陸上，致使海面下降約130米。原始人類正是在第四紀冰期和間冰期的氣候變化中，發展成為現代人的。

目前，我國水杉主要分布於湖北、重慶、湖南三省交界的利川、石柱、龍山三縣的局部地區，垂直分布一般為海拔750~1500米。多生於山谷或山麓附近地勢平緩、土層深厚、濕潤或稍有積水的地方，耐寒性強，耐水濕能力強。