2.1.2根系
油葵的根属圆锥直根系，由主根、侧根、须根和根毛组成。种子萌发后首先长出一条胚根，逐渐生长后形成圆锥形的主根，入土深1.5~2米，最深可达3米。主根在地下20~30厘米深的一段长得较粗，其上生有侧根，侧根向水平方向生长，分布范围可达0.8~1米。侧根上生有须根，须根多少是根系发育好坏的标志。侧根和须根上生有稠密的根毛，根毛和土壤紧密接触，吸收土壤中的水分和养料。根系的2/3分布在0~20厘米的土层中，1/3分布在20厘米以下，用以吸收土壤中的养料和支撑固定植株。油葵开花前10天左右，在茎基部子叶痕以下生出若干不定根，称气生根或水根（一部分伸入土中）。
油葵根系发达，根群庞大，吸收能力强，这是它抗旱耐瘠的形态特征之一。苗期根系生长速度比茎部快，根长为苗高的3~4倍；现蕾期根系伸长更快，开花前达到高峰，每天可伸长1~3厘米，与地上部分快速生长期相适应，此时需要大量的水分和养料供给；开花后根的伸长速度减慢，到成熟时完全停止。油葵根系风干后的重量占整株重量的20%~25%，根量比玉米大1倍以上，因而油葵根系不但能大范围吸收水分与养料，而且还能牢固地支撑植株，防止倒伏。
2.1.3茎秆
油葵茎秆直立粗壮，圆形，表皮粗糙，被有刺毛，不分枝或有少数分枝。茎秆高1.5~2米，接近成熟时，地上部约20厘米和地下部约15厘米的茎秆木质化，形成棱形，而且坚硬，对加重的茎秆与花盘有很好的支撑作用。
幼茎颜色有紫、绿、红、深紫等几种，这是幼茎细胞中含有花青素所致，这个特征也是苗期鉴别品种的重要标志。成熟后茎变为黄色、黄褐色，茎内有海绵状的髓能贮存水分，调节植株体内水分的盈亏，有利于抗旱，老茎髓细胞间隙充满空气而呈现白色。茎在出苗后1个月生长缓慢，在14~16片叶以后，生长速度加快，在花盘形成期前后，生长最快，开花末期停止生长。
2.1.4叶
油葵属于双子叶植物，两片子叶中贮藏着大量养分。出苗10天左右长出真叶，真叶数目30枚左右。最初长出的4~8对真叶对生，为短柄叶，往上则呈螺旋状排列，叶互生，为长柄叶。有的植株在花盘背面长出2~3片无柄小叶。现蕾时叶片数目固定而不再增多。
油葵的叶片大，多为心脏形，也有卵圆形和披针形，叶缘尖，呈锯齿状，缺刻深浅不等。叶面、叶背及叶柄上都有短刺毛，叶面和叶柄上都覆有一层蜡质，可防止水分蒸腾和病菌侵染。叶片、叶柄为绿色，有些品种的叶脉、叶柄呈紫色。不同部位叶片大小不同，植株中部叶片较宽大，上部和下部叶片较小，籽实产量的50%由中部叶片提供营养物质，上部叶片提供籽实产量30%所需的营养物质。
2.1.5花
油葵的花为头状花序，顶生，也叫花盘，在油葵出苗后35~40天长出8~10片真叶时，由花序分化而来。花盘直径一般为20~30厘米，外缘有2~3层绿色苞叶，它是叶子的变态，除保护花盘外还可进行光合作用，有叶片的功能。花盘的边缘有1~3层舌状花瓣，花瓣大，单生，金黄色或橙黄色，个别品种为紫色，芬芳鲜艳，但性器官不全，不结实，只借其颜色招蜂引蝶，传播花粉。舌状花的内圈占据整个花盘的小花叫管状花或筒状花，是能够授粉结实的两性花，共有1000~1500朵，由子房、退化的尊片、5裂花冠、5枚雄蕊和1枚雌蕊组成。
开花顺序是由外缘向盘心逐渐开放。整个花盘开花时间多为7~10天。管状花凌晨开放，花冠破裂，花丝生长加快，1~2小时后散粉，之后雌蕊伸出花粉管，柱头张开两裂呈羽状，接受花粉。
花粉落到柱头上，通常在数分钟后，完成授粉，经24~36小时完成受精。授粉后的柱头很快萎蔫、下垂、卷曲，未受精的柱头在田间条件下生命可维持10~17天。由于油葵花雄蕊先熟，雌蕊后熟，因此不能自交结实，故属典型的异花授粉作物。
