向日葵的茎秆圆形直立，表面粗糙并被有刚毛。茎由皮层、木质部和海绵状的髓组成。生育后期，茎秆木质化，而茎内的髓部则形成空心。向日葵的胚茎有绿色、淡紫、深紫等，是苗期识别品种的重要标志，不过大部分的向日葵茎呈绿色。茎的高度，不同类型的品种差异较大，同一品种，株高受播期及栽培条件的影响，差异也很大。茎的生长速度以现蕾到开花最快，此时生长的高度约占总高度的55%，以后生长速度减慢，仅占5%左右。向日葵的分枝性，一种是由遗传性决定的后一种是环境条件引起的。