A dolgozók testhossza 3-5 milliméter, a hímeké és nőstényeké pedig 6-7 milliméter.[1] Színezete barna vagy fekete. Csak a hímeken és a királynőkön található meg a szárny. A toron három pár láb van. A potroha tartalmazza az állat előgyomrát, gyomrát és belét. Lábai kilenc mozgatható ízülettel összekapcsolt ízre tagozódnak. Végükön két visszafelé hajló kis karmocska ül, amelyek futáskor a talajba mélyednek. A fekete hangya segítségükkel képes járatokat fúrni, meredek felületekre felmászni, és a plafonon megkapaszkodni. Szájszerve többek között egy pár állkapocsból áll, amelyek a táplálék begyűjtésére és a lárvák szállítására szolgálnak. A csápok a hangya legfontosabb szagló-, tapintó-, ízlelő- és hallószerve. A fekete hangya öszetett szeme számtalan apró lencséből áll, amelyek mindegyike a hangya látómezejében lévő tárgy egy-egy részletét képezi le.