Сильно связан с водоёмами (как солёными, так и пресными), где проводит гораздо больше времени, нежели обыкновенный уж. Питается в основном рыбой (60 %), реже земноводными. Ночь проводит на суше, утром прогревается на солнце и отправляется в воду на охоту. Поймав добычу, выползает обратно на берег, где заглатывает её и либо отправляется за новой рыбой, либо устраивается переваривать добычу. На приазовских и крымских лиманах часто охотится на бычков, за что получил прозвище «бычколов». Зимует также на суше, весной появляется в марте—апреле, брачный период в апреле—мае. Яйцекладущ. Молодые особи появляются в июле—августе. На зимовку уходит в октябре—ноябре. Главными врагами ужей являются хищные птицы и млекопитающие, а также щуки, ряд змей (например, оливковые и узорчатые полозы) и некоторые другие.
Водяной уж неагрессивен, при виде человека он обычно старается скрыться в воде или в укрытии. Укусы крайне редки. Для человека практически не представляет никакой опасности. Однако это не мешает местному населению и туристам активно истреблять водяных ужей, называя их «шахматными гадюками» или «гибридами ужа и гадюки» и ошибочно считая ядовитыми. Рассказы о якобы реальных случаях отравления в результате укуса водяного ужа в большинстве своем являются, видимо, следствием неспособности большинства людей отличить водяного ужа отобыкновенной гадюки. Практически невозможны случаи заражения раны, так как слюна обладает бактерицидными свойствами.