검은머리물떼새는 전세계적으로 한정된 지역에서 번식하며, 매우 적은 수의 집단이 캄차카 동해안, 오호츠크해 북단 펜지만과 중앙 아무르 분지, 중국 하북성 및 일본 등지에 분포한다. 우리나라 서해의 사람이 살지 않는 섬에서 적은 수가 번식하기도 하지만, 주로 겨울철새로 여름에 러시아와 중국에서 살던 무리가 우리나라로 와서 겨울을 난다.
검은머리물떼새는 암컷과 수컷이 똑같이 생겼으며 몸길이 43㎝정도이고, 몸집이 비교적 큰 검은색과 흰색의 물떼새이다. 부리는 길고 붉은색이며 다리는 핑크색이다. 머리, 가슴, 등은 검은색이고 배는 흰색이다. 겨울에는 목의 앞부분에 흰색의 띠가 나타난다. 날 때에는 흰색의 띠가 뚜렷하다. 새끼를 낳을 때는 무인도, 강 하구의 삼각주, 해안의 자갈밭, 개펄 등에서 4∼5마리가 무리를 이루어 생활하며 4∼5월에 2∼3마리의 새끼를 낳는다. 달팽이, 조개, 게, 작은 물고기 등을 먹고 산다.
연안의 무인섬의 암초 자갈밭 또는 하구의 작은 섬에 둥지를 트는 검은머리물떼새는 지상이나 암초 위에 오목하게 들어간 곳에 엉성하게 접시 모양의 둥지를 만들고 황갈색 바탕에 암갈색의 거친 큰 무늬와 회색의 반점이 있는 알을 2-3개 낳는다. 해안, 모래 연안, 하구, 갯벌, 바위섬 등에 서식한다. 울음소리는 번식기에는 '뽀삐이요, 뽀삐이요, 삐삐삐삣, 삣, 삣, 삣' 또는 '쿠잇, 쿠잇' 혹은 '키잇, 키잇'하고 운다. 경계할 때는 '삣, 삣'하고 운다.
1971년 4월 우리나라에서 검은머리물떼새가 번식한다는 사실을 처음 알았고, 그 뒤 1973년과 1974년 알을 확인함으로써 우리나라 서해안의 작은 섬에서 드물게나마 검은머리물떼새가 번식한다는 것을 알게 되었다.