El yacaré negro alcanza los 2,5 m normalmente de tamaño adulto, aunque ocasionalmente aparecen ejemplares mayores. El hocico es alargado y angosto; aún con la boca cerrada pueden observarse varios dientes, por lo que se lo denomina ocasionalmente yacaré piraña.
La coloración es negruzca o muy oscura, con manchas bien marcadas en los flancos, la cola y la mandíbula inferior. El vientre es amarillento y carece de recubrimiento óseo; por el contrario, las escamas del lomo presentan osteodermos bien marcados.
Los ejemplares juveniles muestran un diseño de franjas negras sobre fondo marrón o amarillento, que se va oscureciendo paulatinamente. La coloración adulta sobreviene antes de que la madurez sexual, que alcanzan alrededor de los 10 años de edad; la longitud media en ese momento ronda 12 dm.
Las patas son fuertes y cortas; los dedos de las posteriores está unidos por una membrana que facilita la natación, aunque la fuerza impulsora proviene en general de la musculosa cola, que representa el 30% de la longitud del cuerpo.
