Svartstrupig järnsparv mäter 13-14,5 cm. Den har den för familjen typiska sparvliknande kroppsformen med en smal och spetsig näbb som är svart och lämplig att fånga insekter med. Ovansidan är brunstrimmig och undersidan strimmigt beigegrå och den har ett sandfärgat till orange bröst. Den adulta fågeln i sommardräkt har gråsvart hjässa, ljust ögonbrynsstreck (vitt eller ljust sandgult), svart kind och svart strupe. Kinden och strupen avgränsas av en smal ljus kil som pekar upp mot näbbroten.
På hösten påminner den mycket mer om sibirisk järnsparv då det svarta på strupe och kind är mindre tydligt och den har en gulare ton på ögonbrynsstrecket. Även fåglar i första vinterdräkt påminner om sibirisk järnsparv.
Fågelarter i grupp Lärkor-Järnsparvar
Berglärka | Korttålärka | Lagerlärka | Sånglärka | Tofslärka | Trädlärka | Backsvala | Hussvala | Ladusvala | Rostgumpsvala | Stensvala |Citronärla | Engelsk sädesärla | Forsärla | Fältpiplärka | Gulärla | Hedpiplärka | Masksädesärla | Mongolpiplärka | Skärpiplärka | Större piplärka | Svarthuvad gulärla | Sädesärla | Trädpiplärka | Ängspiplärka | Östlig gulärla | Gärdsmyg | Sidensvans | Strömstare | Järnsparv | Sibirisk järnsparv | Svartstrupig järnsparv