Дерево с широкой и развесистой кроной, вырастает до 5—7 м в высоту.
Молодые побеги тёмно-бурого цвета. Почки яйцевидно-конические, желтовато-бурого или тёмно-коричневого цвета. Длина почек 3—5 мм.
Листья овально-ланцетные или овальные, блестящие, плотные, длиной 3—10 см, зазубренные по краям. С верхней стороны листья ярко-зелёные. С нижней стороны они несколько светлее. Осенью листья становятся красноватыми.
Цветки белого цвета, собраны в соцветия по 15—30 штук. Появляются поздней весной, в мае, после появления листьев. На севере ареала цветёт в июне.
Плод — круглая костянка, диаметром 1 см, с вяжущим кислым вкусом. Цвет плодов от тёмно-красного до почти чёрного. Плоды крупнее, чем у черёмухи обыкновенной.
В культуре распространена повсеместно в районах с умеренным климатом. Черёмуха виргинская менее морозоустойчива, чем черёмуха обыкновенная. Цветёт позднее черёмухи обыкновенной на 2—3 недели. Образует много корневой поросли.
К почвам нетребовательна. Очень светолюбива, для посадки следует выбирать достаточно освещенное место.