Mustakuusi kasvaa enintään 25 m korkeaksi ja 150–250 vuotta vanhaksi. Sen runko on harmaanruskean ja suomuisen kaarnan peitossa ja paksuimmillaan 25 cm leveä. Latvus on kapean kartiomainen tai piikkimäinen, ja lyhyet, nuokkuvat oksat ympäröivät runkoa tiheinä kerroksina.

Nuoret oksat ovat pystyjä, kapeita, kellanruskeita ja ohuen nukan peitossa. Ennen vanhaan Kanadassa valmistettiin niistä kuusenkerkkäolutta keripukin torjumiseksi. Kukat ovat 3 mm leveitä, harmaanruskeita ja pistäväkärkisiä. Neulaset ovat 6–15 mm pitkiä, himmeän sinivihreitä, jäykkiä ja tylppäkärkisiä. Ne ovat läpileikkaukseltaan neliskulmaisia ja kauttaaltaan ilmarakojen peittämiä.

Kävyt ovat 15–25 mm pitkiä ja tummia ja muodostuneet viuhkamaisista suomuista, jotka ovat leveimmillään 8–12 mm kärjestä. Kanadanpyy (Falcipennis canadensis) syö mielellään mustakuusen neulasia ja monet linnut ja pienet nisäkkäät käyttävät ravintonaan sen siemeniä.

Pienen ja kapean kokonsa ansiosta mustakuusi soveltuu erittäin hyvin piha-alueille, sekä joulukuuseksi.