太阳花一年生草本，高10-30厘米。茎平卧或斜升，紫红色，多分枝，节上丛生毛。叶密集枝端，较下的叶分开，不规则互生，叶片细圆柱形，有时微弯，长厘米，直径2-3毫米，顶端圆钝，无毛；叶柄短或近无柄，叶腋常生一撮白色长柔毛。花单生或数朵簇生枝端，直径厘米，日开夜闭；总苞8-9片，叶状，轮生，具白色长柔毛；萼片2，淡黄绿色，卵状三角形，长5-7毫米，顶端急尖，多少具龙骨状凸起，两面均无毛；花瓣5或重瓣，倒卵形，顶端微凹，长12-30毫米，红色、紫色或黄白色；雄蕊多数，长5-8毫米，花丝紫色，基部合生；花柱与雄蕊近等长，柱头5-9裂，线形。蒴果近椭圆形，盖裂；种子细小，多数，圆肾形，直径不及1毫米，铅灰色、灰褐色或灰黑色，有珍珠光泽，表面有小瘤状凸起。花期6-9月，果期8-11月。