花椒树由根茎、主根、侧根、须根组成，花椒树在地面根颈以下部分总称为根系。根系由主根、侧根和须根组成。根系除了把根固定在土壤中以外，主要作用是吸收水分和无机盐，同时还能合成碳水化合物、氨基酸等有机物，它是花椒树树体生命活动的重要组成部分。
主根是由种子的胚根发育而成，但常因苗木移栽时被切断而并不发达，其长度只有20~40厘米。侧根是主根上分生出的3~5条粗壮而呈水平延伸的一级根，随着树龄的增加，不断加粗生长，且向四周延伸，同时分生小侧根，形成强大的根系骨架。须根是主根和侧根上发出的细而多次分生的细短网状根，粗度多在0.5~1.0毫米。从须根上生长出大量细短的吸收根，是花椒吸收水肥的主要部位。
花椒树为浅根性树种，根系垂直分布较浅，而水平分布范围很广。盛果期树，根系最深分布在1.5米左右，较粗的侧根多分布在40~60厘米的土层中，较细的须根集中分布在10~40厘米的土层中，也是吸收根的主要分布层。
盛果期根系水平扩展范围可达15米以上，约为树冠直径的5倍左右，而须根及吸收根集中分布在树干距树冠投影外缘0.5~1.5倍的范围内。从花椒根系分布特征看，须根和吸收根虽水平分布范围较广，但垂直分布较浅，所以，在干旱少雨年份，花椒树往往首先表现出受旱。
进入衰老期二、三级侧根出现枯死现象，根系发新生长的趋势，即根茎周围又会发生大量须根，但其功能衰根，发根减弱。而且，根茎的再生力强，田畔、沟壕中的椒树，每年开春加厚树底周围土层，可扩大树冠。
花椒树根系在一年中的生长变化因品种、树龄及环境条件的不同而异，但同一品种在同一地区，其根系生长强弱随上壤温度和树体营养的变化而变化。通常，根系开始生长活动早于地下部分，当春季10厘米深处地温达到5℃时开始生长，直至落叶出现3次生长高峰。
第一次生长高峰出现在萌芽前后，以后随着地上部新梢的生长和开花结果，根系得到的营养物质也随之减少，其生长也逐渐转缓；
第二次生长高峰出现在5月中旬至6月中旬，此时新梢生长减缓，绝大部分叶片已进人成叶阶段，光合功能增强，树体营养物质增多，加之土壤温度升高，根系生长进人一年中最旺盛的时期，生根数量大，生长速度快；
第三次生长高峰出现在果实采收后的9月下旬至10月下旬，此时，果实已采收，秋梢停长，树体营养消耗减少，积累增加，根生长加快，以后随土壤温度的下降，根系生长越来越缓慢，并逐渐停止生长。
花椒根系的趋温性与趋氧性，与其他树种相比更为明显，特别是大红袍在土壤疏松的坡地、石质山地的冲积扇和石头垒边的地埂上生长旺盛，而在雨季集流过水地带或进水口处，常因短时积水，造成根系供氧不足和地温下降而突然死亡。
