Schedel en gebit van de zwarte zwaardwalvis lijken op die van de orka, maar de soort is nauwer verwant aan gramper, griend en tuimelaar. Het is een zwarte, tot 6 m lange dolfijn met een lichte vlek tussen de borstvinnen. De kop loopt enigszins spits toe en het voorhoofd loopt geleidelijk af naar de snuit, die voor de onderkaak uitsteekt. De gebogen rugvin staat midden op de rug. De voorrand van de borstvinnen heeft een karakteristieke S-vorm. In de onder- en bovenkaak staan 7-12 grote tanden. De zwarte zwaardwalvis leeft vaak in groepen van vele honderden dieren; er komen vaak massastrandingen voor.