Достигает в длину 18 см, размах крыльев - 40 см, длина крыла - 17 см и хвоста - 8 см, вес - 30-56 г. Размером он немного больше воробья, но из-за больших крыльев выглядит гораздо крупнее. Хвост вильчатый, оперение тёмно-бурого цвета с зеленоватым металлическим отливом, по форме стриж похож на ласточку. Подбородок и горло украшены округлённым белым пятном; глаза тёмно-бурые, клюв чёрный, лапки - светло-бурые. Оперение самцов и самок не отличается, но птенцы немного светлее взрослых стрижей, а их перья имеют грязно-белые каёмки на концах. Летом перья существенно выгорают и общий цвет становится более светлым.

У чёрного стрижа самая большая горизонтальная скорость полёта среди птиц, она достигает 111 км/ч.

Так как обычно все четыре пальца на лапках направлены в одну сторону, они не могут создать необходимого упора для сохранения равновесия, поэтому чёрный стриж, как и большинство других стрижей, передвигаться по земле не может. Вследствие этого, если почему-либо птицы попадают на землю (что случается только в исключительных случаях) и при этом утрачена возможность летать, они оказываются совершенно беспомощными.

Обитает в средней Европе, в северной и средней Азии. В России - от западных границ до Забайкалья на востоке. Зимует в Африке (при этом пролетая весь континент с севера до юга) и южной Индии. Есть свидетельства о залёте зимующих птиц в страны Юго-Восточной Азии, в частности до восточного побережья Тайланда. Сейчас эту птицу можно встретить преимущественно в городах. В Финляндии чёрный стриж гнездится как в лесах, так и рядом с человеком.

Стрижи, обитающие на территории РФ, являются перелётным видом. Весной они появляются достаточно поздно, после установления тёплой погоды, когда появляется масса летающих насекомых. В ЦФО и на Северо-Западе стрижи появляются в мае, в северных частях ареала пролёт отмечается в конце мая, июне. В Южном Федеральном округе прилёт стрижей отмечают раньше всех других регионов, как правило в конце марта-апреле. Так, по наблюдениям В. Щиголева, проводившимся на протяжении 20 лет в период 1990-2009 гг., в Ростове-на-Дону первые стрижи появляются 27 марта-19 апреля вне тесной связи с погодными условиями.

Отлёт стрижей к местам зимовок менее разнится по времени от региона к региону. Практически повсеместно он начинается в августе с отлёта молодых птиц и полностью завершается в первой декаде сентября с отлётом поздно загнездившихся и вовсе не гнездившихся птиц. Несмотря на это, отмечались случаи пролёта единичных стрижей в октябре и даже ноябре.

В воздухе чёрный стриж клювом ловит насекомых, как сачком. В этом он похож на козодоя.

Первые 3 года своей жизни стрижи проводят в непрерывном полёте и, лишь приступая к гнездованию, снижают продолжительность своего нахождения в воздухе до 17-18 часов в сутки. Они всё совершают на лету – ловят и глотают насекомых, утоляют жажду, стрелой проносясь над водной гладью и зачерпывая воду клювом, отдыхают, чистятся, назначают свидания, собирают подстилку для гнёзд. Даже спят! А также соединяются на кратковременный миг любви… Стрижи летают стремительно, прямо, но не так вёртко как ласточки. Когда нужно повернуть, делают большой вираж. Идеально обтекаемый силуэт черного стрижа позволяет ему развивать высочайшую скорость и делать головокружительные пируэты: в пике он достигает скорости 150-200 км в час на коротких дистанциях. По крейсерской скорости, доступной для длительного полёта, чёрный стриж самая быстрая птица России (100-110 км/ч). Основной охотничий приём стрижей - "воздушное траление": когда птицы выискивают скопления насекомых в воздухе и проносятся сквозь них с открытым клювом. При таком способе очень важна площадь зева-"сачка", поэтому разрез рта у стрижей очень большой, рот может распахиваться широко, поскольку челюстной сустав находится далеко за глазом. 

Стриж ничего общего не имеет с ласточками кроме сходства во внешности и похожего образа жизни,  а его ближайший «родственник» - это колибри. В полёте стрижей легко узнать по характерному облику длинных серповидно изогнутых и более узких, чем у ласточек крыльев. Их полёт всегда очень стремителен. Ласточки летают не столь стремительно, но зато более вёртко. Когда нужно повернуть стрижи делают большой вираж.

Одной из отличительных особенностей стрижей является то, что в полёте они кричат визгливое резкое «стррриии» или «вирииивирии».

Чёрный стриж – единственная птица, способная есть, спариваться и спать в полете. Кроме того, чёрные стрижи могут проводить в небе 2-4 года, совершенно не садясь на землю.

В воздухе чёрный стриж своим клювом ловит насекомых, как сачком. При выкармливании птенцов он приносит в клюве за раз около 1000 насекомых. За 30-40 кормёжек стрижата съедают около 40 тысяч насекомых. Чтобы обеспечить такой «стол», их родители в период выкармливания птенцов пролетают расстояние, превышающее длину земного экватора (40 тысяч километров).

Спустя всего два месяца после рождения, молодежь уже не только сама кормится на лету, но и спит ночью в таком положении на высоте от 2 до 3 тысяч метров. При этом спящие стрижи плавно скользят в воздухе, просыпаясь каждые 4-5 секунд, чтобы несколько раз взмахнуть крыльями. Если за ночь их уносит ветром, утром они быстро возвращаются.

Чёрный стриж населяет Европу, за исключением её тундровой части, и Северо-Западную Африку; за Уралом обитает до Забайкалья. На севере и востоке Сибири его нет. На юг Евразии распространён до Палестины, Сирии и Гималаев. В Западной Сибири населяют степную, лесостепную и часть лесной зоны до северной тайги. Обычная птица, но численность год от года может сильно меняться. Залетать могут в тундру и до арктических побережий.