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。
家族与弟子.长子曾任文教大学校长、次子曾任东京大学教授、三子曾任日本参议院议员。孙子水岛昇是东大教授，孙女是医学博士与政治家，两人皆是水岛裕之子。妻