일년초로 북미가 원산이다. 키 1.5~4m까지 자라며 최대 8m까지도 자라며 줄기에는 거친 털이 난다. 잎은 어긋나기하며 엽병이 길고 넓은 달걀모양이며 끝이 뾰족하고 길이 10~30cm정도로 가장자리에 큰 톱니가 있으며 3행맥이다. 8~9월에 피는 꽃은 지름 8~60cm로 옆을 보고 달리고 가장자리의 혀꽃은 밝은 황색이며 중성이고 실제 열매를 맺는 꽃은 중앙부의 중심화(disc florets) 이며 34개와 55개의 나선상을 이루며 대형은 89개와 144개의 나선상을 이루며 통상 1,000~2,000개의 꽃으로 구성되며 갈색 또는 황색이며 양성이고 총포는 반구형이며 포편은 난상 피침형으로서 끝에 긴 연모(軟毛)가 있다. 열매는 수과로 도란형이고 백색 또는 회색이며 흑색 줄이 있고 길이 9mm, 폭 4~8mm정도이다. 종자는 식용유용, 식용으로 하며 많은 품종이 개발되어 있으며 비누 원료, 도료 원료로 쓰인다. 종자는 向日葵子(향일규자), 根은 向日葵根(향일규근), 莖隨(경수)는 向日葵莖隨(향일규경수), 葉은 向日葵葉(향일규엽), 花은 向日葵花(향일규화), 花托(꽃턱)은 向日葵花托(향일규꽃턱), 果殼(과각)은 向日葵殼(향일규각)이라 하며 약용한다.
해바라기가 태양을 향하는 움직임은 잎과 꽃몽우리이며 성숙한 두상화는 동쪽을 향하고 움직이지 않는다.