Медонос, дубильное, эфиромасличное, красильное, лекарственное (народное), древесинное, декоративное растение,
Евразиатский вид. Общий ареал тополя чёрного достаточно обширный: Европа, Сибирь (до Енисея), Средняя и Малая Азия, Восточный Казахстан, Западный Китай, Иран, Северная Африка. Культурные формы широко распространены в странах умеренного пояса.
В СНГ — занимает территорию европейской части на севере от Гродно, Тулы, Ярославля, Нижегородской области, Кирова, Перми, на юге до Крыма и Кавказа.
В России приурочен главным образом к чернозёмным районам европейской части. В Средней России встречается спорадически, лишь по долинам крупных рек, не выходя за пределы Верхней Волги и верхних течений Днепра и Дона. Растёт одиночно, группами деревьев и небольшими рощами по заливным долинам рек, на галечных и песчаных отмелях и среди заливных лугов, на приречных песках, реже по террасам, также по протокам, старицам и берегам озёр