鹿児島藩士の子として鹿児島に生まれる。伯父黒田清綱の養嗣子となる。法律研究のためパリに留学中、山本芳翠らを知り洋画を志す。ラファエル＝コランに師事。帰国後、外光派の画風を日本に導き入れ、久米桂一郎と画塾天真道場を設立、また久米・藤島武二らと白馬会を結成し、明治洋画壇革新の中心人物となった。東京美術学校西洋画科初代教授。帝室技芸員。国民美術協会会頭。帝国美術院長。貴族院議員。没後、遺志により黒田記念館（現：東京国立文化財研究所）が設置され、東西美術の研究が進められた。