上泉信綱之弟（另一說為，信綱與其女弟子亦即其主公長野業政之女——於富，所生之子），信綱推薦入仕上杉景勝（謙信養子）家，領三千石的俸祿。
一六○○年關原大戰之前，上杉侵攻鄰國的最上義弘，以直江山城守為大將，主水憲元領三千五百騎從隨，以破竹之勢，僅費一天的時間，即將敵人的廿一座附城攻陷，最後至山形（地名）最上義弘的主城，因視其形勢十分險惡，絕非力攻所能克者，主水遂勸直江暫退，而直江卻譏其懦弱，徒具虛名，使主水屈恨交集。
不納勸的直江率軍力攻，果如主水所料，造成死傷累累仍無法得逞，直江只好下令退卻，此時，主水單槍匹馬殺入敵陣，瘋狂如瘟神般地，從日正當中直殺至近暮，終於力竭而被殺，時年方卅四。
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