Den svartstrupiga järnsparven är lite större än järnsparv (P. modularis), med en längd på 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 (P. montanella) 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.
Lockropet är ett mjukt ti-ti-ti och den melodiska sången liknar järnsparvens.
Fågeln lever i tempererade och subarktiska delar av Asien, I Ryssland, Kazakhstan, Uzbekistan, Kyrgyzstan, Tajikistan, Mongoliet och Kina. De nordligaste populationerna flyttar vintertid söderut, vissa till de sydligare områdena av häckningsområdet och andra längre söderut till Indien, Iran, Afghanistan, Pakistan, och Nepal.
Den delas upp i två underarter:
- Prunella atrogularis atrogularis - häckar i den norra delarna av bergskedjan Ural. Övervintrar så långt söderut som Afghanistan och Iran
- Prunella atrogularis huttoni - häckar i ryska Altaj. Övervintrar så långt söderut som Pakistan och nordöstra Indien.
Fågeln är en sällsynt gäst väster om Europeiska Ryssland. Det finns sex kända fynd från Finland, ett från Frankrike och tre tidigare från Sverige. Det första svenska fyndet var en individ som ringmärktes i juni 1988 vid Stora Fjäderägg i Umeådeltat i Västerbotten. Den 24 oktober 2009 gjordes ett fynd i Viarps mosse i Simrishamns kommun. Det tredje fyndet gjordes på Öland då en svartstrupig järnsparv fångades i Röknätet den 10 oktober 2010. Och nu har alltså ett fjärde fynd gjorts, den 20 mars 2014 i Norrboda på Gräsö i Uppland.