黑三棱，多年生水生或沼生草本。
块茎膨大，比茎粗2-3倍，或更粗；
根状茎粗壮。
茎直立，粗壮，高0.7-1.2米，或更高，挺水。
叶片长 (20-) 40-90厘米，宽0.7-16厘米，具中脉，上部扁平，下部背面呈龙骨状凸起，或呈三棱形，基部鞘状。
圆锥花序开展，长20-60厘米，具3-7个侧枝，每个侧枝上着生7-11个雄性头状花序和1-2个雌性头状花序，主轴顶端通常具3-5个雄性头状花序，或更多，无雌性头状花序；
花期雄性头状花序呈球形，直径约10毫米；
雄花花被片匙形，膜质，先端浅裂，早落，花丝长约3毫米，丝状，弯曲，褐色，花药近倒圆锥形，长约1-1.2毫米，宽约0.5毫米；
雌花花被长5-7毫米，宽约1-1.5毫米，着生于子房基部，宿存，柱头分叉或否，长约3-4毫米，向上渐尖，花柱长约1.5毫米，子房无柄。
果实长6-9毫米，倒圆锥形，上部通常膨大呈冠状，具棱，褐色。
花果期5-10月。
