Mit ihren Fangblättern, einer Klappfalle ähnlich einer kleineren Ausgabe der Venusfliegenfalle, fängt die Wasserfalle kleine Tiere, vorzugsweise Wasserflöhe, aber auch beispielsweise junge Mückenlarven. Am Rand der Fallen stehen vier bis sechs auffällig steife Borsten; auch im Inneren ist die Falle fein behaart mit sensiblen Härchen. Dabei handelt es sich um Fühlhärchen, die das Schließen der beiden Hälften der Blattspreite in maximal 1/50 Sekunde veranlassen, wobei der Fang nur bei warmen Wassertemperaturen möglich ist (ab etwa 20 °C). Hat die Falle erst einmal eine Beute gefangen, so wird diese mit Hilfe von Verdauungssäften zersetzt.

Die kleine, weiße Blüte der Wasserfalle erhebt sich an kurzen Stielen über die Wasseroberfläche; sie bleibt nur wenige Stunden geöffnet. Die nachfolgende Bildung der Samenkapsel hingegen erfolgt wieder unter Wasser. Die Samen keimen kryptokotylar, das heißt, die Keimblätter verbleiben innerhalb des Samenkorns und nehmen dessen Reserven, das so genannte Endosperm, auf. Allerdings blüht die Wasserfalle – zumindest in temperierten Bedingungen – eher selten.

Die Wasserfalle vermehrt sich meist vegetativ. Dazu verzweigt sich die Pflanze während ihrer Wachstumsphase stark. Durch das nachfolgende Absterben des Hauptsprosses entstehen voneinander unabhängige Individuen. Da die Pflanze starkwüchsig ist, können so schnell zahlreiche Individuen entstehen.

Eine zweite Methode vegetativer Vermehrung, die allerdings nur bei winterharten Formen vorkommt, ist die durch so genannte Turione im Rahmen der Überwinterungsstrategie der Pflanze. Dabei lösen sich zum Ende der Wachstumsperiode Blattwirtel von der Sprossspitze und sinken wegen des hohen Gewichts und des Ausstoßes von Gasen auf den Grund des Wassers. Die Turionen sind frosthart bis zu –15 °C. Mit dem Neubeginn des Wachstums im Frühjahr steigen die Turionen wieder auf und beginnen erneut mit dem Wachstum.

Die Wasserfalle ist die am weitesten verbreitete Karnivorenart überhaupt, denn sie ist in Europa, Asien, Afrika und Australien beheimatet. In all ihren Arealen ist sie jedoch selten. Die Art breitet sich über Epichorie aus: sie haftet am Gefieder von Wasservögeln, die sie so in andere Gewässer verschleppen. Dadurch findet sich die Wasserfalle gehäuft entlang von Vogelzugrouten.

Die Wasserfalle bedarf äußerst sauberer, seichter, heller und warmer stehender Gewässer, die zugleich nährstoffarm und schwach sauer (pH-Wert um 6) sind. Sie ist zwischen Binsen oder Schilf, aber auch Reis frei schwimmend zu finden. Mit zunehmender Verdichtung des Bewuchses ihres Areals geht die Wasserfalle dann wieder zurück und taucht an anderen Stellen wieder auf. Sie reagiert empfindlich auf den Befall durch Algen.

Die Wasserfalle ist eine ausdauernde, krautige Süßwasserpflanze. Sie ist wurzellos, nur der Keimling besitzt eine rudimentäre Wurzel, die aber früh abstirbt.

Die Pflanze wird etwa 10 bis 20 cm lang. Entlang der Sprossachse stehen in kurzen Abständen in wirteformiger Anordnung fünf bis neun 2 bis 3 mm lange Fangblätter an eine Blattstiel den allerdings Diels als einen "verlängerten Blattgrun" characterisiert. Der Blattgrund enthält mehrere luftgefüllte Hohlräume, die für den grössten Teil des Auftiebs der Pflanze sorgen. Die Pflanze wächst an der einen Seite und stribt am anderen Ende ab; unter guten Bedingungen werden so ein bis zwei Wirtel pro Tag gebildet.