Дерево с широкой и развесистой кроной. В условиях культуры черёмуха виргинская вырастает до 5-7 м в высоту. Молодые побеги тёмно-бурого цвета. 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.