Upierzenie w większości jest czarne z fioletowo-zieloną opalizacją. Kontrastuje z nim biała niższa część piersi, brzuch, barkówki i pokrywy podogonowe. Sterówki są zabarwione brązowo, jednak – podobnie jak lotki – wykazują purpurowo-zielony połysk. Pióra na piersi są długie i zmierzwione, tworząc kryzę, którą ptak demonstruje podczas zalotów. Tęczówka brązowa. Oko okala naga czerwona skóra. W upierzeniu nie występuje dymorfizm płciowy, aczkolwiek samce są przeciętnie większe od samic. Pierzenie odbywa się wiosną, a nowe pióra wyróżnia jaśniejszy połysk. Bociany czarne mają spokojny, jednostajny chód. W locie w ich sylwetce można dostrzec wyciągniętą szyję, tak jak u innych bocianów. W Europie pierzenie bocianów czarnych trwa od maja do listopada.
Osobniki młodociane przypominają upierzeniem dorosłe, jednak obszary, które u osobników dorosłych mają barwę czarną, są u nich brązowe i mniej połyskliwe. Ich barkówki, skrzydła i górne pokrywy ogonowe odznaczają się jasnymi końcówkami. Nogi, dziób i naga skóra wokół oka są zielonoszare. Mogą zostać pomylone z młodocianymi dławigadami afrykańskimi (Mycteria ibis), które jednak cechują jaśniejsze skrzydła i wierzch ciała, dłuższy dziób i biel pod skrzydłami.