向日葵向太陽生長的原理主要是由於光回響性和植物激素的分布。在向日葵的莖和葉片中含有許多感光色素，如類胡蘿蔔素和葉綠素等，當光線照射到向日葵的葉子時，這些感光色素可以感受到光的方向和強度，並將這些信息傳遞到植物內部的細胞。隨著細胞的相互作用，向日葵就會根據光的信號調節自身的生長和運動，最終對準太陽。
此外，向日葵的生長素是一種植物激素，可以調節植物的生長和發育。在向日葵的幼苗期，生長素主要分布在植物的莖尖和根部，隨著植物的生長，生長素逐漸向莖部轉移，並在莖部積累。當向日葵的莖部積累了足夠的生長素時，它就會朝著太陽的方向生長。
早上陽光照射在向日葵的嫩莖上，植物分泌生長素含量在向日葵背光的一面升高，刺激背光面細胞拉長，莖就會向光源處彎曲，從而慢慢地朝向太陽轉動。太陽落山後，生長素重新分布，向日葵慢慢地轉回起始位置直立，到早上太陽從東方升起後又開始「運動」。
然而，並非所有的向日葵都會完全朝向太陽。當向日葵生長成熟後，它們的莖變得較為堅硬，花朵也會定格在特定的位置。因此，在向日葵的整個生命周期中，並非所有的花朵都會持續追蹤太陽。