Originario dell'Europa centro-meridionale e delle regioni asiatiche occidentali. In Italia il Pioppo nero è diffuso ovunque. Può raggiungere e talvolta superare l'altezza di 25–30 m. Si presenta quasi sempre sotto forma arborea.

Il tronco si presenta dritto e spesso nodoso, la corteccia è molto scura. È una pianta a foglia caduca, di tipo semplice, bifacciale, con inserzione alterna. Le foglie si inseriscono tramite un picciolo lungo 3–7 cm. La lamina fogliare è ovato-triangolare con nervatura di tipo penninervio e lunga fino a 8–10 cm. L'apice fogliare è molto appuntito, mentre il margine è seghettato.

Sono state sviluppate diverse cultivar di questa specie arborea. La varietà Populus nigra "italica", caratteristica per la chioma alta e stretta, selezionata in Lombardia nel XVII secolo, è nota comunemente come "pioppo lombardo".

La varietà Populus nigra "plantierensis" è molto simile al pioppo lombardo ma ha una chioma più folta e leggermente più allargata.