Коренева система стрижнева, дуже розгалужена, головний корінь проникає в ґрунт на 120-200 см, до 300 см. Проте основну частину вологи (до 70%) та поживних речовин всмоктують бічні корені, що розташовані у верхньому шарі ґрунту (5-30 см) і розгалужуються в боки на 100-120 см.

 

Стебло вкрите жорсткими волосками, пряме, виповнене. Висота стебла 120-150 см. Товщина нижньої частини стебла за оптимальної густоти стояння коливається від 2 до 4 см. Стебла високоврожайних олійних сортів та гібридів не галузяться.

 

Листки соняшнику черешкові, великі, розміщені почергово. Листки вкриті короткими жорсткими волосками. Кількість листків на одній рослині залежить від сорту, тривалості вегетації і коливається від 20 до 36 штук. Листкам соняшнику властивий геліотропізм (повертаються до сонця), що підвищує інтенсивність фотосинтезу.

 

Суцвіття- багатоквітковий кошик, що має обгортку з кількох рядів листочків. Основа суцвіття - велике квітколоже. У кошику є квітки двох типів: язичкові та трубчасті. Язичкові розміщуються в один або кілька рядів по краю кошика. Вони безплідні, великі, жовті. їх функція полягає в тому, щоб приваблювати комах запилювачів. Трубчасті плодоносні квітки займають основну частину квітколожа. Діаметр кошика соняшника коливається від 10 до 25 см у гібридів і до 40 см у сортів.

 

Плід соняшнику - сім'янка з шкірястим оплоднем (лузга), який не зростається з насіниною. У кращих високоолійних гібридів сім'янки відносно дрібні (довжина 8-14 мм) з низькою лузжистістю (19-25%). Насінина (ядро) вкрита тонкою прозорою оболонкою і складається із зародка з сім'ядолями та корінця. Кращі гібриди соняшнику мають вміст олії до 52-55%.