黑睡莲是多年水生草本植物；是一种球根型睡莲。花茎可以挺出水面达1米，根状茎短粗。叶纸质，卵状椭圆形，直径可达35厘米，非常壮观，基部具深弯缺，约占叶片全长的1/3，裂片急尖，稍开展或几重合，叶片具齿缘，上面光亮，下面带红色或紫色，两面皆无毛，具点斑。
花朵直径30厘米；花梗细长；花萼基部四棱形，萼片革质，窄卵形，宿存；从花朵的中心向外，花瓣的颜色逐渐变化，花瓣内轮白色，外轮蓝色或蓝紫色，亦有粉红和红色变种；花瓣略宽，长圆形，绝类荷花、雄蕊比花瓣短，花药条形，柱头具5-8辐射线。
浆果球形，直径2-2.5厘米，为宿存萼片包裹；种子椭圆形，长2-3毫米，黑色。
