Zbliżone kształtem do koła jezioro położone jest na wysokości 1583 m, czyli 188 m wyżej niż lustro Morskiego Oka. Powierzchnia Czarnego Stawu wynosi ok. 20,64 ha, głębokość maksymalna – 76,4 m (drugie miejsce w Tatrach, czwarte w Polsce). Jezioro jest zamknięte wyraźnym progiem skalnym, zbudowanym z mocno wygładzonych przez egzarację skał. Jest to efekt działań lodowca. Do Czarnego Stawu, spadają niewielkimi kaskadami wody, tworząc wodospad nazywany Czarnostawiańską Siklawą.

Bezpośrednio nad jeziorem wznoszą się ściany Kazalnicy (wysokość ściany wynosi 576 m). Kocioł Czarnego Stawu otacza grań od Mięguszowieckiego Szczytu Czarnego przez Wołowy Grzbiet, Rysy, Niżnie Rysy i Żabią Grań z Żabim Szczytem Wyżnim, Żabim Mnichem aż po Owcze Turniczki.

Już od 1883 próbowano zarybiać jezioro pstrągami z Morskiego Oka, jednak bezskutecznie. Surowe warunki życiowe i przede wszystkim brak pożywienia uniemożliwiają pstrągom życie. Jezioro to zamarza przeważnie w październiku – listopadzie, a taje w miesiącach maj – lipiec. W miesiącach letnich temperatura wody waha się w granicach 7–11,5 °C. Nad brzegami zacienionymi potężnymi ścianami grani głównej panuje chłód nawet w czasie największych upałów.

Eugeniusz Janota w swym Przewodniku z 1860 r. stwierdził, iż jest to „najposępniejszy ze wszystkich stawów Tatr polskich”. 

Mimo to u brzegów występuje ciekawa flora. M.in. stwierdzono tutaj występowanie  gatunków roślin w Polsce występujących tylko w Tatrach i to w niewielu miejscach.

Wody Czarnego Stawu w 1804 r. były badane przez Stanisława Staszica. Jak pisał Eugeniusz Janota „W zachodniej stronie tego stawu postawiono żelazny krzyż na pamiątkę bytności tamże Grzegorza Zieglera, biskupa tynieckiego i tarnowskiego. Krzyż ten, odlany z tatrzańskiego żelaza w zakopiańskich Kuźnicach, znajdował się pierwotnie nad brzegiem Morskiego Oka i dopiero w r. 1836 przeniesiony został nad Czarny Staw.

Zimą nad Czarny Staw jako pierwsi dotarli ks. Walenty Gadowski, Bolesław Łazarski i Jakub Gąsienica Wawrytko starszy (31 grudnia 1910). Staw i widoki znad niego były od dawna podziwiane przez turystów. Węgierski alpinista Mór Déchy pisał: „jest to najpiękniejsza sceneria jeziorna w całych Tatrach”.