Общий природный ареал чёрного тополя обширный: Европа, Сибирь (до Байкала), Средняя и Малая Азия, Восточный Казахстан, Западный Китай, Иран, Северная Африка. 13

В СНГ занимает территорию европейской части на севере от Гродно, Тулы, Ярославля, Нижегородской области, Кирова, Перми, на юге до Крыма и Кавказа. 1

В России приурочен главным образом к чернозёмным районам европейской части. 1 В Средней России встречается спорадически, лишь по долинам крупных рек, не выходя за пределы Верхней Волги и верхних течений Днепра и Дона. 1

В Средней России растёт по берегам рек, стариц, озёр, в поймах рек, речных долинах, на заливных лугах, отмелях. 2 Поднимается на высоту до 1500 м. 2