一高等学校、东京帝国大学理学部化学科（1923年）毕业。1927年担任东京帝大助教授，并至德国莱比锡大学研修。1938年升任教授，1945担任东京帝大辐射线化学研究所所长。1959年自东大退休，担任东京研究所所长。他是日本结构化学的先驱，开辟了1,2-二氯乙烷立体构像研究、证实了与邻位交叉效应的存在，奠定了旋转异构体的概念，在国际上广受赞誉。水岛的研究范围极广，其有关蛋白质构造的研究亦成为生物化学的里程碑。他曾被提名角逐1962年、1964年诺贝尔化学奖，但并未获奖。
家族与