Растет в горных широколиственных лесах Северной Америки. Интродуцирован в Европе в XVIII в. У нас успешно растет и плодоносит в парках и садах Украины, Белоруссии, городах и поселках Средней Азии. В Тбилиси имеется экземпляр в возрасте 200 лет, свыше 30 м высоты и 80 см в диаметре. Отдельные экземпляры встречаются в Москве и Петербурге.
Мощное красивое дерево высотой до 45 м. Крона широкоокруглая, до 15 м в диаметре. Ствол покрыт трещиноватой черной корой. В густых насаждениях ствол быстро очищается от сучьев, при росте на свободе крона начинается почти от самой земли. Листья крупные, непарноперистые, состоящие из 15— 23 листочков с заостренной вершиной и закругленным неравнобоким основанием; стержень листа опушен. Цветет с 10-летнего возраста. Цветки появляются одновременно с листьями. Плодоносит с 15 лет. Плод округлояйцевидной формы с заостренной вершиной. Скорлупа толстая, но есть формы с тонкой скорлупой.Черный орех хорошо растет на свежих плодородных почвах, мирится с кратковременным затоплением в поймах рек. Довольно зимостоек. На Украине взрослые экземпляры совершенно не повреждаются морозами, молодые же растения подмерзают; особенно чувствительны они к поздним весенним заморозкам. Размножается семенами, которые обязательно стратифицируют, или черенками. В последние годы черный орех не только используется для озеленения городов, но и культивируется в лесных насаждениях для получения древесины. Твердая темно-коричневая с красивым рисунком древесина применяется при изготовлении, мебели, музыкальных инструментов. Плоды содержат много масла, имеющего особый аромат.