Es originaria de El norte de Méjico y fue introducida en España tras el descubrimiento de América. Posee una raíz pivotante que a su vez se divide en otras secundarias y terciarias que exploran el suelo en sentido vertical y horizontal, sin llegar a profundizar demasiado. El tallo varía entre 2 y 6 centímetros de espesor, siendo cilíndrico y rugoso, con una altura entre 40cm y 2m. Al final del tallo se desarrolla una inflorescencia rotatoria en función de la posición del sol que posee flores amarillas y estériles en el exterior y cuya función es atraer a los insectos polinizadores y otras menos llamativas en el interior, donde se desarrollará el fruto.
En el momento de la siembra del girasol son necesarias temperaturas superiores a los 8º C, mientras que para la fase de desarrollo de la planta se necesita una temperatura de entre 20 y 30º C. En el momento de la floración y formación del fruto, las altas temperaturas influyen negativamente tanto en la cantidad como en la calidad de la cosecha.
Es un cultivo que se adapta a todo tipo de suelo, aunque se desarrolla mejor en un suelo arcilloso-arenoso rico en materia orgánica. Es necesario un buen drenaje del suelo. El girasol es poco tolerante a la salinidad y su contenido en aceite disminuye si esta es alta.