黑心蕨，植株高（10) 20-30厘米。
根状茎短而直立，顶端和叶柄中部以下被鳞片；
鳞片薄，淡棕色，中央有1条厚的栗黑色中肋。
叶簇生，一型；
柄长6-24厘米，亮栗黑色，粗1-2毫米，中部以上光滑，圆形，上面有1条阔的浅纵沟；
叶片五角形，长4-8厘米，宽相等，渐尖头，基部阔心形或戟形，几为三等裂；
中央一片阔菱形，长3.5-5厘米，宽2-4厘米， 基部阔楔形，下延于叶轴，羽状深裂；
基部一对小羽片最长，羽状半裂或浅裂，向上的全缘，侧生羽片三角形，长3-4.5厘米，宽2.5-3.5厘米，基部下延而与中央一片下延的阔翅相连，其下侧基部小羽片特长，羽状深裂，第二片小羽片有粗齿，其余全缘；
上侧小羽片远较下侧的为短，全缘。
叶脉在裂片上羽状，小脉二叉，不明显。
叶干后纸质，上面褐绿色，下面淡棕色，两面无毛，叶轴、羽轴及小羽轴下面均为栗黑色。
孢子囊群沿裂片两侧边缘分布，顶端及缺刻不育；
囊群盖全缘。
染色体2n=120。
