Die Trauerseeschwalbe ist deutlich kleiner als eine Flussseeschwalbe. Flügel und Schwanz sind etwas kürzer. Sie fliegt mit ruckartigem Flug niedriger über dem Wasser als die anderen Seeschwalben. Der Schnabel ist schwarz, die Beine sind dunkelgrau. Bei erwachsenen Vögeln erscheinen Kopf, Brust und Bauch im Prachtkleid schwarz oder dunkelgrau. Die Flügel sind von unten gesehen fast einheitlich hellgrau, während die Oberseite dunkler ist. Die Flügelspannweite beträgt um die 60 Zentimeter. Die Weibchen haben ein etwas helleres Gefieder. Im Schlichtkleid erscheint die Trauerseeschwalbe sehr viel heller, sie wird dann gerne mit einer Weißbartseeschwalbe verwechselt, die aber einen dunkelroten und dickeren Schnabel hat. Sehr ähnlich ist die Weißflügelseeschwalbe, die ein fast schwarzes Schultergefieder hat. Die Trauerseeschwalbe ruft ein kurzes "Kriek-kriek" oder ein schrilles "Kjäht".

Trauerseeschwalben sind Koloniebrüter und bevorzugen kleinere Binnenseen mit viel Bewuchs. Sie bauen ihr Nest auf schwimmenden, abgestorbenen Pflanzenteilen und sammeln dazu weiteres Pflanzenmaterial. Das Wasser darf nicht zu tief, aber auch nicht zu flach sein. Der Standort muss sonnig und windgeschützt sein und darf keinen Wellengang haben. Sie nehmen aber auch künstlich gebaute, schwimmende Inseln gerne an. Das Weibchen legt braune, schwarz gefleckte Eier. Nach etwa drei Wochen schlüpfen die Jungen und werden dann weitere zwei Wochen von den Eltern versorgt. Im Alter von sechs Wochen verlassen sie gemeinsam mit den Eltern die Brutkolonie. Die Nahrung besteht hauptsächlich aus Libellen oder anderen Insekten, die im Flug oder direkt von der Wasseroberfläche erbeutet werden. Die Jagd findet oft gemeinsam im Schwarm statt. Es werden auch kleine Fische, Kaulquappen oder Frösche gefressen, die sich zu nahe an die Wasseroberfläche wagen.

Den Winter verbringen die Seeschwalben in Westafrika. Der Zug ins europäische Brutgebiet erfolgt im April oder sogar erst im Mai. In Deutschland gibt es noch kleinere Brutgebiete an Binnenseen, beispielsweise am Dümmersee bei Osnabrück oder an der Unteren Havel. Durch gezielte Maßnahmen gelang es, diese in Deutschland vom Aussterben bedrohte Vogelart zu erhalten und wieder zu vermehren. In der Schweiz brüteten die Trauerseeschwalben im 19. Jahrhundert in kleinen Beständen am Neuenburger See. Im Frühjahr 2016 erschienen dort erstmals seit langem wieder größere Kolonien, die nach neuen Brutplätzen Ausschau hielten. Durch das Anlegen schwimmender Inseln und durch weitere Unterstützungsmaßnahmen wäre eine Rückkehr in die Schweiz durchaus möglich.