De paddenstoel van de kogelhoutskoolzwam is halfbolvormig tot kussenvormig. Hij is twee tot acht centimeter breed en twee tot vier centimeter hoog. De paddenstoel is eerst roodachtig bruin, maar wordt later zwart. De paddenstoel bestaat grotendeels uit steunweefsel, waarin vlak onder de buitenkant vele kleine urnvormige vruchtlichaampjes naast elkaar zijn ingebed. Ieder vruchtlichaampje heeft een klein gaatje aan de buitenkant, waardoor de donkerbruine sporen naar buiten komen. De kogelhoutskoolzwam groeit op dode takken en stammen, vooral van de gewone es, maar ook op beuk en andere loofbomen.