Trái với tên gọi thông thường, rắn mamba đen không thực sự có màu đen.[5][11] Loài được đặt tên do bên trong vòm miệng rắn có màu đen như mực.[5] Đây là một loài rắn mảnh mai, thân tròn, lớn, với chiếc đuôi thon dần, có thân hình chắc nịch rõ rệt hơn các loài họ hàng gần, Dendroaspis angusticeps và Dendroaspis viridis.[11] Phần đầu có "hình dạng quan tài" với 1 đỉnh trán khá rõ rệt và mắt cỡ trung bình.[12] Màu sắc da rắn biến thiên giữa nâu ôliu đến xám trắng, hoặc đôi khi có màu ka-ki; vài cá thể còn phô bày những đường vằn sẫm màu hướng về phía sau, hình thành những thanh xiên trên da.[11] Dưới thân thường có màu vàng nhạt hay màu kem. Đôi mắt có màu từ nâu sẫm đến màu đen; vành mắt màu bạc hoặc vàng nhạt xung quanh đồng tử.[13] Rắn non sơ sinh sáng màu hơn rắn trưởng thành, đặc thù có màu xám hoặc xanh lục ôliu ở bên ngoài và tối màu dần theo tuổi tác. Đây là loài rắn có cấu trúc proteroglyphous, răng nanh đạt chiều dài lên đến 6,5 mm (0,26 in)[14] định vị tại phía trước hàm trên.[11] Chiều dài rắn trưởng thành dao động khoảng từ 2 m (6,6 ft) đến 3 m (9,8 ft) theo thường lệ[11] nhưng, dựa theo vài nguồn tin, có những mẫu vật đạt chiều dài 4,3 đến 4,5 m (14,1 đến 14,8 ft).[5][11] Mamba đen sở hữu cân nặng trung bình khoảng 1,6 kg (3,5 lb)[15][16]. Một mẫu vật khoảng 1,41 m (4,6 ft) tìm được đạt cân nặng 651,7 g (1,437 lb).[17] Đây là loài rắn độc sở hữu chiều dài lớn thứ nhì thế giới, chỉ sau chiều dài của rắn hổ mang chúa tại Ấn Độ và Đông Nam Á.[11]

Vảy

Giống như hầu hết những loài cùng họ Elapidae, rắn mamba đen có vảy mịn. Hầu hết mẫu vật đều có 23–25 hàng vảy, hiếm khi ít hơn 21.[18]

Vảy đính tại đầu, thân và đuôi của rắn mamba đen:[18]