多年生黑麦草是禾本科早熟禾亚科黑麦草属多年生疏丛型草本植物。具短根茎，茎直立；丛生，株高50～100厘米。叶片窄长，边缘粗糙，深绿色，具光泽，富弹性。叶脉明显，叶舌膜质，幼叶折叠于牙中穗状花序顶生，小穗含4-15小花，单生于穗轴的每节，两侧压扁，以其背面对向穗轴，第一颖除在顶生小穗外均退化，第二颖位于背轴的一方，具5-9脉。第一颖常常退化，第二颖质地坚硬，有脉纹3～5条，长6～12毫米。外稃披针形，长4～7毫米，质薄，端钝，无芒或有芒；内稃和外稃等长，顶端尖锐，透明，边有细毛。颖果梭形。种子千粒重1.5克。
喜温凉湿润气候，宜夏季凉爽、冬季不太严寒地区生长。难耐-15℃的低温，10～27℃均能适宜生长。35℃以上易枯萎死亡。不耐荫，能耐湿，不耐旱，夏季高温干旱对生长极为不利，喜肥不耐瘠，适宜在排水良好、湿润肥沃、pH值为6～7的土壤上栽培。
黑麦草喜温凉湿润气候。宜于夏季凉爽、冬季不太寒冷地区生长。10℃左右能较好生长，27℃以下为生长适宜温度，35℃生长不良。光照强、日照短、温度较低对分蘖有利。温度过高则分蘖停止或中途死亡。黑麦草耐寒耐热性均差，不耐阴。在风土适宜条件下可生长2年以上，国内一般仅作越年生牧草利用。
黑麦草在年降水量500-1500毫米地方均可生长，而以1000毫米左右为适宜。较能耐湿，但排水不良或地下水位过高也不利黑麦草的生长。不耐旱，尤其夏季高热、干旱更为不利。
对土壤要求比较严格，喜肥不耐瘠。略能耐酸，适宜的土壤pH为6-7。