Тополь чёрный растёт в поймах рек на влажных аллювиальных песчаных, песчано-галечниковых, супесчаных иловатых почвах. Это преимущественно равнинное растение, хотя и проникает в низкогорье. В Саянах поднимается в горы до 1100 м, на Алтае — до 1200 м над уровнем моря.
В составе пойменных лесов он выполняет важные водоохранные, водорегулирующие, берегозащитные, кольматирующие и санитарно-гигиенические функции.
Осокорь экологически пластичен. В развитии естественного осокоревого насаждения, в зависимости от его возраста, местоположения в пойме и продолжительности затопления выделяют четыре этапа: беспокровные топольники (1—15 лет), топольники-жередняки (20—30 лет), зрелые топольники (40—70 лет), перестойные топольники (80—120 лет).
Тополь чёрный — светолюбивый вид растения. Потребность в хорошем солнечном освещении проявляется уже в процессе прорастания семян и развития проростков: при слабом освещении проростки вытягиваются, становятся хилыми и массово гибнут в первые дни жизни. В смешанных по составу естественных и искусственных насаждениях тополь в борьбе за свет превосходит по интенсивности роста другие одновозрастные с ним виды древесных растений.
Тополь чёрный относится к микротермофитам — холодостойким растениям, приспособленным к существованию в условиях продолжительной суровой зимы, которую они переживают в состоянии покоя, проявляя высокую зимостойкость. Обширный ареалосокоря состоит из нескольких климатипов. Его южные формы теплолюбивы и в условиях Санкт-Петербурга подмерзают. Наиболее зимостойкие популяции тополя чёрного произрастают в Сибири по берегам среднего течения р. Оби, где обнаружена самая северная точка распространения тополя чёрного у д. Тренька Тюменской области, что соответствует 61°20` северной широты[7].
Тополь чёрный по оценке одних исследователей — гигрофит — растение, живущее в местах избыточного увлажнения почвы и во влажной атмосфере, по другим — мезофит. В целом же осокорь — влаголюбивое пойменное растение. Он хорошо растёт на достаточно влажных почвах (в пределах 60—70 % от полной их влагоёмкости) с уровнем грунтовых вод до 1—1,5 м и, вместе с тем, способен расти, хотя и менее успешно, на почвах с длительно избыточным либо временно недостаточным увлажнением. Особенно требователен он к высокой влажности почвы в период прорастания семян и развития проростков. Взрослые же растения с хорошо развитой корневой системой способны извлекать воду из глубоких горизонтов почвы и поэтому более или менее легко переносят засушливые периоды. Среди тополей осокорь наиболее вынослив к длительному затоплению. Отрицательно сказывается на интенсивности роста и долговечности тополевых насаждений сухость почвы, когда грунтовые воды залегают на глубине более 2—3 м.
По требовательности к плодородию почвы, содержанию в ней минеральных веществ осокорь относят к группе олиготрофов,мезотрофов и мегатрофов. Но это отнесение его к числу видов, малотребовательных к богатству почвы, носит условный характер. Хотя на почвах среднего плодородия растения растут и развиваются нормально, но на более плодородных почвах их биологическая продуктивность значительно возрастает. Тополевые насаждения хорошо растут и продуцируют высокие запасы древесины на богатыхгумусом, обладающих хорошей аэрацией и водопроницаемостью некислых почвах (pH 5—7).
Осокорь исключительно отзывчив на улучшение почвенного питания, особенно на внесение полного минерального удобрения.
Засолённость почвы является одним из главных факторов, ограничивающих успешность роста и долговечность тополевых насаждений. Тополи плохо растут на тяжёлых суглинках, на заболоченных и заболачиваемых луговых низинах с застойной водой, на дюнных всхолмлениях с глубоким залеганием грунтовых вод. Не пригодны для культивирования все кислые почвы, подвижные исухие пески, бедные песчаные, супесчаные, плотные глинистые, подзолистые почвы.
Тополи отрицательно реагируют на уплотнение почвы пешеходами или неумеренным выпасом.
Тополь чёрный редко встречающийся вид, отнесённый к категории таксонов, требующих дальнейшего изучения и биологического контроля на территории Вологодской[8], Архангельской (включая НАО)[9], и Московской областей[10].
