水蛭通过其独特的生理结构和化学物质来吸血。水蛭的口器包含三对锯齿状的颚，这些颚可以轻易地刺入宿主的皮肤。在吸血时，水蛭会注射唾液进入宿主体内，唾液中含有抗凝血酶，称为水蛭素，这种物质可以防止宿主血液凝固，使得水蛭能够持续吸血。此外，水蛭的唾液中还可能含有局部麻醉剂，减少宿主感觉到的痛感。

水蛭在吸血过程中产生负压，通过吞咽动作将血液吸入其消化道。吃饱后，水蛭的体积可以显著膨胀，有时甚至可达其原始体重的10倍。在某些情况下，水蛭吸血后留下的伤口可能会继续出血，因为水蛭素的作用可以持续一段时间。