Дерево высотой до 35 м с мощной шатровидной кроной (1) и тёмно-серой, почти чёрной трещиноватой корой (2). Побеги жёлтые, охряно-, реже красновато-жёлтые (3), блестящие с беловатыми чечевичками. Они большей частью цилиндрические или возле почек слабо ребристые и утолщённые. Верхушечные почки длиной 12-15 мм, под цвет побегов или темнее (4), боковые — мельче, зеленовато-бурые, заострённые, вверху несколько отогнутые от побега, при растирании клейкие и ароматичные. Листовой рубец в виде полумесяца или сердцевидной формы (5) с 3 следами, которые часто кажутся сдвоенными. Древесина лёгкая, мягкая с белой или желтовато-белой заболонью и светло-бурым или серовато-бурым ядром.

Листья яйцевидные или округло-треугольные, ромбические, сверху темно-зеленые, снизу более светлые, кверху заостренные, края пильчатые (1). Черешок длинный, голый, зеленый (2). Листовая пластинка без ресничек и без железок в основании.
В период цветения пыльники красные (3), рыльца желтоватые (4). Цветет в апреле-мае.

Распространена в большинстве стран Западной Европы (без Скандинавии), на территории России на восток до низовьев Енисея, в Малой Азии и северной Африке. Занимает самые южные районы лесной и степной зон. Предпочетает поймы рек, где образует небольшие лески или рощицы, называемые "осокорниками". При засыпании оснований стволов песком на них образуются придаточные корни. На поверхностных горизонтальных корнях возникают многочисленные корневые отпрыски.

Хозяйственное значение. Широко используется в озеленении городов, как в пределах своего обширного ареала, так и за его границами (Средняя Азия, Северная Америка). Он легко размножается и быстро растет. Особенно популярен в озеленении тополь черный с узкой пирамидальной формой (var. pyramidalis), называемой "пирамидальный тополь". Он разводится в южных районах, в Предкавказье, в низовьях Дона, Волги, на Украине и др.