向日葵，1年生草本，高1.0～3.5米，杂交品种有半米高植株。茎直立，粗壮，圆形多棱角，为白色粗硬毛。叶通常互生，心状 卵形或卵圆形，先端锐突或渐尖，有基出3脉，边缘具粗锯齿，两面粗糙，被毛，有长柄。头状花序，极大，直径10~30厘米，单生于茎顶或枝端，常下倾。总苞片多层，叶质，覆瓦状排列，被长硬毛，夏季开花，花序边缘生黄色的舌状花，不结实。花序中部为两性的管状花，棕色或紫色，结实。瘦果，倒卵形或卵状长圆形，稍扁压，果皮木质化，灰色或黑色，俗称葵花籽。常见的向日葵高度为2.5～3.5米。根据1567年的科学文献报告，历来被认为单头向日葵植物是种植在帕多瓦，植株高度高可达12米。同样的种子，种植在其他时间和地点（如马德里），植株高度可达近8米。更近的纪录（约二十年前）则有8米以上的植株，在荷兰和加拿大安大略省取得。