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，此外在海水的潮间带也有少数种类分布。
它们对环境的适应性强，能够在各种极端环境中生存，如高温、低温、高盐、干旱以及高辐射等。水熊虫在地球上分布广泛，从热带到寒带、从高山到深海都有它们的踪迹，是生命力极强的生物之一。