Die Schwarzpappel ist ein recht tief am Stamm verzweigter Baum mit ausladender Krone. Ältere Exemplare weisen einen mächtigen, knorrigen Wuchs auf und erreichen einen Stammdurchmesser von über zwei Metern. Die Schwarzpappel gilt als sehr schnell wachsender Baum und kann bis zu 30 Meter hoch werden. Sie wird in der Regel 100 bis 150, bisweilen sogar 300 Jahre alt. Ihren Namen verdankt sie der dunkelgrauen bis schwarzen Rinde mit grober, x-förmiger Struktur und quer verlaufenden Korkwülsten. Wasserreiser und Maserknollen sind typisch für die Schwarzpappel, deren Krone unregelmäßig aufgebaut und sehr ausladend ist. Ihre Feinreiser sind nach oben ausgerichtet und erinnern an Reiserbesen. Ebenfalls typisch für Pappeln: die Blätter an den Langtrieben (eiförmig) und an den Kurztrieben (rhombisch) unterscheiden sich erheblich.
Schwarzpappeln sind zweihäusige, das heißt getrennt geschlechtliche Pflanzen, Pappeln sind also entweder männlich oder weiblich. Die unauffälligen Blüten erscheinen in etwa zehn Zentimeter langen Kätzchen im April noch vor dem Laubaustrieb. Das hat für die windbestäubte Baumart den Vorteil, dass der Pollentransport nicht durch die eigenen Blätter behindert wird. Die weiblichen Kätzchen sind gelb-grün, die männlichen rot. Pappeln erreichen das blühfähige Alter mit zehn Jahren. Bei den Früchten des Baumes handelt es sich um Kapseln, die Ende Mai bis Anfang Juni reifen und dann am Baum aufplatzen. Der herausfallende flaumige Samen ist durch dichte Haare verfilzt und so leicht, dass er auch ohne Wind davongetragen wird. Wie Wattebausche fliegt er im Sommer durch die Luft, weshalb Pappeln in Nordamerika auch Cottonwood-Tree (Baumwoll-Baum) genannt werden. Der Samen ist acht Tage lang keimfähig und benötigt zur erfolgreichen Keimung einen feuchten, sandigen Rohboden.
Die heilkundliche Verwendung der Schwarzpappel reicht bis ins Altertum zurück. Die gerbstoffhaltige Rinde junger Zweige gilt als fiebersenkendes Mittel und wird pulverisiert zusammen mit Eichen- und Silberweidenrinde gegeben. Bereits vor 4000 Jahren nutzten die Menschen die Knospen, um Salben gegen Entzündungen herzustellen.
