黑叶金星蕨，植株高50-70厘米。
根状茎短而直立，黑色。
叶簇生；
叶柄长20-35厘米，粗1.5-2毫米，下部近黑色，被开展的、灰白色、多细胞长针毛，向上为栗棕色，疏被短柔毛；
叶片长30-38厘米，宽12-15厘米，长圆形或狭长圆形，先端渐尖并羽裂，基部不变狭，二回羽状深裂；
羽片15-18对，开展，互生，相距2-2.5厘米，下部的有时有短柄，基部一对羽片不缩短，中部羽片长8-11厘米，宽1.2-1.5厘米，披针形，略呈镰刀状，长渐尖头，基部平截，对称，羽状深裂达羽轴两侧的狭翅，翅宽2-2.5毫米；
裂片15-20对，斜展，长5-7毫米，宽3-3.5毫米，长舌形，圆钝头，两侧全缘。
叶脉可见，侧脉斜上，单一，每裂片5-6对，基部一对出自主脉基部。
草质，干后褐绿色，或黑褐色，下面疏被短毛，沿羽轴密生短柔毛，上面仅沿羽轴密生短针毛，有时沿主脉略被疏柔毛；
叶轴密被短针毛。
孢子囊群圆形，背生于侧脉中部；
囊群盖中等大，圆肾形，棕色，膜质，彼此远分开，背面光滑无毛或偶有一二根柔毛，宿存或有时脱落。