它们有1个头部，4个体节。有4对脚从躯部伸出，末端有爪子、吸盘或脚趾。口前有两向前突出，一个用于刺进食物，另一个则是吸收工具。前肠有很多成对腺体，薄薄的食道连接中肠。在两个目的水熊虫中肠和末肠之间有马氏管，专司体内的渗透压平衡。后肠开口于腹肛门。无呼吸系统和循环系统。神经系统由咽上下神经节构成，其中咽下神经节和腹部4个神经节链式相连。头节中有脑，分出两纵条的腹神经索，每条腹神经索有4个神经。

水熊通常是雌雄异体。它们的性腺是次体腔(事实上，所有的节肢动物都是这样)的残留物，是不成对的囊状器官，或者是在肛门前向外开口，或者是向终肠开口。卵巢是不成对的囊，输卵管开口于腹面或通向直肠。属于卵生，卵子并不需要事先受精就可以被排出体外，直接发育。

无呼吸及循环系统。

水熊体节与其他节肢动物身体之间的关系难以确定，一种解释是水熊实际上就只有脑袋和腿。在进化历史上某个时点，水熊失去了与体节发育有关的多个基因，也失去了对应于其他节肢动物胸、腹的多个身体部分。水熊今天所具有的“分节”的身体方案与其他节肢动物的头节很相似，这表明进化历程中获得头部的方式并非单一。换句话说，既可以只有脑袋没有身体，也可以既有脑袋也有身体。

水熊栖息于淡水沉渣、潮湿土壤以及苔藓植物的水膜中，少数种类生活在海水的潮间带。

水熊具有隐生习性，是一种类似假死的状态；生命力无比顽强，没有天敌，无论是冰冻、干燥，还是饥饿、缺氧，都可生存。主要食入含类胡萝卜素的食物。

这种生物生命力顽强。最显著的特征是对不良环境具有极强的忍耐能力，遇到干旱时，它们可将身体含水量由正常的85%降至3%，此时运动停止，身体萎缩，在这种状态下，缓步动物可以抵御恶劣的环境达数年之久，如极限温度、电离辐射、缺氧等，当环境好转时，身体再复苏，这种现象称隐生。

极限温度

在-272℃和151℃的条件下均可存活2分钟，低温-200℃能活上几天，-20℃的环境中起码能存活30年。它能够承受的电离辐射的剂量，是人类致死剂量的数百倍。能抗住的压力大约是目前最深海沟水压的6倍，在同等压力下人可能会被压到变形。

水熊能耐受-200-149℃的温度范围，它们通过排除体内水、收回肥胖肢腿、蜷缩成脱水的球状来做到这一点。威胁解除后，它们再度充水，恢复正常，看起来就像不曾遭受任何伤害。根据2017年发布的一项研究结果，能持续产生一种特殊蛋白质的水熊成功复苏的概率高于并不一直产生这种蛋白质的同伴。也就是说，这种特殊蛋白质可能正是水熊能忍耐极热和极寒的关键之所在。

耐受高压

水熊不仅能忍受极端温度，还能耐受高达最深海底压力6倍的压力。

辐射条件

它能够承受的电离辐射的剂量，是人类致死剂量的数百倍。能抗住的压力大约是目前最深海沟水压的6倍，在同等压力下人可能会被压到变形。

2007年一项太空实验显示它暴露在真空和辐射下可以存活10天。在2017年有科学家甚至发文表示，认为它们足以在小行星撞击、超新星爆发、伽马射线暴发等毁天灭地的灾难中存活下来，堪称“太阳不爆炸，它们不会挂”。

在高于海平面25.8万-28.1万米的低地球轨道中，两种脱水的成年水熊及其卵子分别暴露在真空和辐射环境中10天后成功复苏，但暴露在辐射中的水熊存活率明显低些。

2019年2月，在2月21日左右，以色列航天器Beresheet搭乘SpaceX的猎鹰9号火箭发射升空离开地球，而它的目的地，正是月亮。结果很不幸，当它于4月11日接近月球表面时，在距离月球表面不足10公里处主引擎失灵，并以每小时500公里速度撞向月球...

这些“宇航虫”虽然极有可能活着，但并不代表“活跃”，也就是它们将会长久保持假死状态，除非它们在月球遇到了水与氧气。

缺氧条件

一般生物缺水、缺氧基本会死亡，但它可以长时间处于一种假死状态，它们的身体会干涸，让新陈代谢停止，以此维持生机。然后遇到水，又有几率可以复活。

英国《自然》杂志上介绍说，水熊之所以能够在各种极端条件下生存，与它们身体可自动进行脱水有很大关系。科学家们发现，水熊在自行脱水后。身体体积可比正常情况下缩小一半，同时，它的八条腿也会收缩，从而进入一种静止的蛰伏状态。在这种状态下。水熊可“扛”过各种极端条件。因为水熊本身有隐生现象可以说是冬眠，不管处在什么恶劣环境下都能立刻进入冬眠，只要加一点水就能立刻复活，生命力比病毒还强，所以被称为不死身生物。

胞囊形式

在苔藓和干草间生活的、特别是淡水生的水熊能够通过这种胞囊的形式度过困难时期。在这种状态下缓步动物会缩小成只有原来20%到50%的体积，降低新陈代谢甚至分解部分器官。该过程伴随有三次连续的蜕皮，结束的时候，动物就会被多层角质层外壳所包绕。在这种状态下缓步动物能存活一年。当环境改变回来，该个体能在6到48小时内脱壳而出。

胞囊的形成只会在水中发生。它远不如小桶状态那样具有抵抗能力，而且其水分含量也决定了其不具有抗高温能力。

缓步动物门具有全部四种隐生（Cryptobiosis）性（即低湿隐生（Anhydrobiosis）、低温隐生（Cryobiosis）、变渗隐生（Osmobiosis）及缺氧隐生（Anoxybiosis））。

低湿隐生

这是最常见的隐生形式，当陆生的缓步动物生活环境开始缺水时即会发生。但当它们再次接触到水的时候，它们能在很短时间之内重新活动。包括陆生缓步动物在内，它们只有身处水中才能存活。如果周边液体被稀释甚至低于体液浓度时，缓步动物就会蜷缩成桶状。背侧的甲片会层叠在一起，甲片之间的弹性角质层会收缩。进入所谓的“小桶状态”(CaskPhase)。

进入“小桶状态”的首要原因是缺氧。实验中停止通风，缓步动物会收缩。但在水中肌肉的收缩状态不能持久。所以“小桶”遇水即会重新舒展，但个体会立即进入窒息状态( Asphyxie )缓步动物能渡过缺水期有前提。就是该过程是缓慢进行的而且空气湿度不能太低。干燥过程太快，缓步动物就没有时间去收缩。

缺氧隐生

缺氧隐生发生于缓步动物周遭液体含氧量低于一个阀值。开始的时候缓步动物先收缩，但后来就会伸展到最大状态，同时也是窒息状态，而且它们已没有能力排出进入体内的水分，一些种类能在缺氧状态下存活五天。缺氧隐生时缓步动物的新陈代谢状态不明。

低温隐生

低温就会引起低温隐生。缓步动物能先被冷冻再经解冻而复苏，而且不会对身体造成损坏。1975年Crowe将活动状态的水熊放到2毫升零下20° C的水中。所有实验动物立刻进入小桶状态。在4° C的水中解冻只需要一分钟。 80%的水熊成功苏醒。

变渗隐生

变渗隐生还没有很好地被观察到。变渗隐生是因为环境的渗透压升高引起的。水熊在0.4%的盐溶液中仍然能活动。在15%的盐溶液中它会在9秒之内进入小桶状态。水熊在淡水中会室息，但若在三天内将它重新放到海水中，它就会苏醒过来。

有一种水熊当中的两只在科学家的冰箱中呆了30年之久后成功复苏，其中一只立即忙碌起来。这两只水熊被提取自苔藓中，自1983年以来一直被储存在-20℃的条件下，它们没有显示出任何代谢迹象。但被重新充水仅一天后，其中一只就伸展肢腿，22天后其体内就有了卵子。它最终产卵19只，产生了14只活体水熊。

水熊分布于世界各地，遍及北极、热带、深海、温泉，亦可在真空中生存。绝大多数陆生，有些淡水生，极少数种类海生。水熊是雌雄异体，卵生，直接发育。

水熊可在地球上几乎任何有水的地方生存，最近在日本一个停车场发现了一个水熊新种。迄今为止已经发现超过1000种水熊。水熊大多分布于苔藓和地衣中。在日本发现的新种水熊之奇特并不在于它是在城市中被发现的，而在于它的卵的顶部有意大利面条形状的扭动卷须。这些卷须有可能让水熊产下的卵能附着在地面上。

中国缓步动物物种丰富，初步统计约有2纲、3目、6科、20属、177种，包括5个首次发现的物种(Echiniscus crebraclava、Hypechiniscus fengi、Diphascon gani、Doryphoribius mcinnesae、Macrobiotus wuyishanensis)、2个新记录属(Hypechiniscus、Calohypsibius)及21个新记录种(Echiniscus bigranulatus、 Echiniscus curiosus、Echiniscus dreyfusi、Echiniscus menizdi、Echiniscus perarmatus、 Echiniscus phocae、Echiniscoides pooensis、Echiniscus scrabrospinesus、Echiniscus semifoveolatus、Echiniscoides sigismundi、Isohypsibius stenostomus、Diphascon (Diphascon) nobilei、Diphascon(Diphascon) sexbullatum、calohypsibius ornatus、 Calcarobiotus(Calcarobiotus) digeronimoi、Macrobiotus crenulatus、Macrobiotus hibiscus、Macrobiotus ragonesei、Macrobiotus tericola、Minibiotus scopulus、 Ramazzottius anonalus)。

水熊是雌雄异体，卵生，直接发育。

2024年10月，中国科学家基于水熊虫生存机制的相关研究论文在国际学术期刊《Science》（《科学》）在线发表，为人类抵御超强辐射损害找到了理论依据。科研团队发现并成功建立水熊虫的实验室培养体系，绘制其高质量基因组图谱，结合转录组、蛋白质组响应辐射的动态变化及关键分子功能和机制研究，揭示了耐受超强辐射的关键机制。