向日葵是一種高大的植物，其莖稈直立、粗壯，高度可達3米，表面通常呈綠色，覆蓋有細密的絨毛。向日葵的葉子大而寬闊，形狀類似蒲扇，邊緣可能帶有鋸齒，葉脈突出，葉柄強壯。向日葵的花盤是其最顯著的特徵，大而飽滿，通常呈金黃色，中央是花蕊，外圍是一層層黃色的花瓣。
向日葵的花朵直徑大約為10到30厘米，每個花絮只開一朵花。花朵中間是花盤，外圍是花瓣，舌狀花的數量較多，呈黃色；管狀花朵則可能呈褐色或紫色，並向日葵的果實，也稱為葵花籽，呈倒卵形或橢圓狀。
向日葵是一種春季發芽、夏季開花的植物，其花朵會隨著太陽的移動而轉動。向日葵喜歡溫暖的生長環境，對土壤要求不嚴，具有較強的耐鹽鹼能力。