Cecha fizyczne
Dzięciole czarnogłowe należą do największych dzięciołów w Ameryce Północnej. Dorosłe osobniki mierzą od 40 do 48 cm długości z rozpiętością skrzydeł ok. 66–76 cm. Mają kontrastowe czarno-białe upierzenie, wyrazisty czerwony czubek na wierzchu głowy oraz białe pasy biegnące od podstawy dzioba po boki szyi. Skrzydła są czarne z białymi oznaczeniami widocznymi w locie, a ogon czarny z białymi końcówkami. Posiadają długi, dłutooidalny dziób i mocne łapy z dwoma palcami skierowanymi do przodu i dwoma do tyłu, idealnie przystosowane do chwytania kór drzew.
Zmienność regionalna
Wschodnie dzięcioły czarnogłowe mają w przeważającej mierze czarne upierzenie z ograniczonymi białymi znakami na skrzydłach, podczas gdy ptaki zachodnie wykazują bardziej rozległe białe obszary na skrzydłach i czasami wydają się mieć białe grzbiety w locie.