向日葵在8~9月份凋谢，向日葵为头状花序，生长在茎的顶端，俗称花盘。其形状有凸起、平展和凹下三种类型。花盘上有两种花，即舌状花和管状花。
舌状花1-3层，着生在花盘的四周边缘，为无性花。授粉发生在盘状小花外缘的向日葵的花部分上，并且朝向中心移动更多，并且在向日葵授粉达到成熟后需要长达30天。
花的颜色和大小因品种而异，有橙黄、淡黄和紫红色，具有引诱昆虫前来采蜜授粉的作用。管状花，位于舌状花内侧，为两性花。花冠的颜色有黄、褐、暗紫色等。
向日葵的花托部生长素背光分布，因而背光侧的茎生长较快，茎会向光源处弯曲。在阳光的照射下，生长素在向日葵背光一面含量升高，刺激背光面细胞拉长向太阳转动。在太阳落山后，生长素重新分布，使向日葵转回东方。
花盘盛开后，就不再向日转动，而是固定朝向东方。向日葵的花粉怕高温，如果温度高于30℃，就会被灼伤，因此固定朝向东方，可以避免正午阳光的直射，减少辐射量。
但是，花盘在早上受阳光照射，有助于烘干在夜晚时凝聚的露水，减少受霉菌侵袭的可能性；此外早上温度较低，阳光的照射使向日葵的花盘成了温暖的小窝，能吸引昆虫帮助传粉。