1. 向日葵是一種一年生高大草本植物，其莖直立，高度在1至3米之間，莖部粗壯且被覆白色粗硬毛。這些莖部通常不分枝，偶爾在頂部會分枝。2. 其葉片互生，呈心狀卵圓形或卵圓形，頂端急尖或漸尖，具有三條基出脈，邊緣帶有粗鋸齒。葉片兩面都覆蓋有短糙毛，并具有較長的葉柄。3. 向日葵的花序極為龐大，直徑可達10至30厘米，通常單生于莖的頂端或分枝頂端，并向下傾斜。總苞片多層，葉質，呈覆瓦狀排列，形狀為卵形至卵狀披針形，頂端尾狀漸尖，并被長硬毛或纖毛所覆蓋。4. 花托平或稍凸，帶有半膜質的托片。舌狀花多數，呈黃色，舌片展開，形狀為長圓狀卵形或長圓形，不結實。管狀花數量極多，顏色為棕色或紫色，具有披針形的裂片，負責結果實。5. 瘦果倒卵形或卵狀長圓形，稍扁壓，長度在10至15毫米之間，具有細肋，常被白色短柔毛，上端有早落的膜片狀冠毛2個。6. 向日葵的花期在7至9月，果期在8至9月。7. 常見的向日葵高度在2.5至3.5米之間，但有的品種高度可達9.17米。歷史上的記錄顯示，單頭向日葵植物曾在1567年于意大利帕多瓦種植，植株高度甚至達到了12米。使用相同種子在不同時間和地點種植，如在西班牙馬德里，植株高度可接近8米。在荷蘭和加拿大安大略省，20世紀初的更近記錄顯示有8米以上的植株。8. 向日葵的植株由根、莖稈、葉、花、種子五部分構成。