Редкий реликтовый вид, сохранившийся в водоемах с плейстоценового периода. В России распространен в водоемах по берегам Финского залива, на Карельском перешейке, в некоторых озерах в Новгородской, Калининской и Рязанской областях; за пределами страны - в Финляндии. Ранее каулинию находили в Казахстане и на Дальнем Востоке, но в последние годы она там не встречалась.

Каулиния тончайшая относится к семейству наядовых (в древнегреческой мифологии наядами назывались существа, населявшие реки, ручьи, озера.) Все наядовые полностью погружены в воду. Их не всегда даже и заметишь, такие они невзрачные.

Каулиния - однолетнее водное растение с упрощенно устроенными однополыми цветками. Листья мелкие, узкие, с зубцами по краю, 0,2-0,3 мм шириной. Размножается семенами. Женский цветок состоит из одного сидячего плодолистика, а мужской - из одного пыльника, одетого трубчатым покрывалом, который иногда принимают за околоцветник. У всех наядовых, в том числе и каулинии, цветки опыляются под водой.

После созревания пыльцы ножка мужского цветка заметно удлиняется и выносит пыльник вместе с внутренним покрывалом - околоцветником - из внешнего покрывала. Губы околоцветника расходятся в стороны, пыльник открывается отверстием на верхушке и пыльца через канал между губами выходит в воду. Пыльцевые зерна уже во время выхода в воду начинают прорастать, образуя пыльцевую трубочку, что облегчает возможность контакта с рыльцем женского цветка. Через некоторое время образуется плод, который переносится водными потоками. Ломкость стеблей также способствует распространению плодов вместе с частями материнского растения.

Резкое сокращение численности и ареала каулинии вызвано осушением водоемов и их за грязнением.