Cheilocystydy rzadkie, maczugowate lub wybrzuszone, cienkościenne; 40–50 × 10–15 µm. Skórka kapelusza typu ixotrichoderma z rozgałęzionymi, cylindrycznymi iksohyfidami ze sprzążkami, które w KOH zmieniają barwę na czerwonawobrązowe. Ich końcowe elementy mają kształt maczugowaty lub prawie maczugowaty. Pileocystydy sporadycznie, napęczniałe lub wrzecionowate. Gatunki podobne Podobna jest płomiennica zimowa (Flammulina velutipes), ale jest kilka różniących je cech: płomiennica topolowa rośnie na drewnie topoli, płomiennica zimowa na drewnie różnych innych twardych gatunków drewna; ma krótsze i szersze zarodniki o wymiarach 6–7,5 × 4–5,5 µm (w porównaniu z 6–9 × 3,5–4 µm dla płomiennicy zimowej); iksohyfidy płomiennicy topolowej są napęczniałe i maczugowate, u płomiennicy zimowej są cienkie i cylindryczne.
Występowanie i siedlisko Podano stanowiska płomiennicy topolowej w Ameryce Północnej, Europie i azjatyckich terenach Rosji. Brak tego gatunku w opracowanym w 2003 r. przez Władysława Wojewodę wykazie wielkoowocnikowych grzybów podstawkowych Polski, po raz pierwszy jego stanowisko w Polsce podał B. Gierczyk w 2020 r. Aktualne stanowiska podaje także internetowy atlas grzybów. Znajduje się w nim na liście gatunków zagrożonych i wartych objęcia ochroną.