Szyszki dojrzewają od września do listopada, w 18 miesięcy po zapyleniu. Otwierają się od października do listopada i wiatr rozsiewa nasiona opatrzone skrzydełkiem. Drzewa owocują po 15–40 latach, co 2–5 lat obficie produkują nasiona. Największe owocowanie drzew przypada w wieku od 60 do 90 lat.
Ekologia W USA sosna czarna jest szeroko uprawiana w północnych stanach Nowej Anglii, naokoło Wielkich Jezior i na północnym zachodzie. W Nowej Anglii i w rejonie Wielkich Jezior gatunek ten naturalizował się.
Wraz z innymi drzewami iglastymi i liściastymi tworzy lasy mieszane na terenach górzystych, na wysokości pomiędzy 200 a 2000 m n.p.m. W Europie i Azji Mniejszej najczęściej towarzyszą jej sosna zwyczajna, kosodrzewina, sosna alepska, sosna pinia, sosna bośniacka, świerk serbski, świerk pospolity, jodła pospolita, jałowiec. Odmiany var. nigra i var. pallasiana występują na wysokości 200–1200 m n.p.m., var. caramanica na wysokości 800–2000 m n.p.m.
Znosi śnieżne zimy i niezbyt wilgotne lata. Preferuje skaliste podłoża wapienne, chociaż dostosowuje się do większości gleb. Ze względu na głębokie korzenie potrzebuje dosyć grubej warstwy ziemi. Nie toleruje zacienienia, woli stanowiska w pełni nasłonecznione.