水熊虫主要生活在淡水的沉渣、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。它们在全球范围内都有分布，从北极到热带，再到深海和温泉，甚至在极端环境如喜马拉雅山脉6000米以上或深海4000米以下都能找到它们的踪影。水熊虫的分布表明它们具有极强的适应性，能够在多种不同的环境中存活和繁衍。

水熊虫喜欢生活在潮湿的环境中，因为这样可以保持其身体所需的水分。它们在苔藓、藻类、真菌等微生物丰富的环境中觅食，主要以单细胞生物和小型多细胞生物为食。在生存环境恶化的条件下，水熊虫能够进入一种叫做隐生的休眠状态，以抵抗极端环境带来的压力。