向日葵植物含為生長素的激素，這爾蒙對敏感，盡一切可能尋找陰影。它們從在陽光下的植物部分遷移到莖中的陰影區域。一旦那里，生長素（基本上是生長激素）刺激細胞的生長。這導致莖在陰影區域變得笨重，因此花朵朝向相反的方向彎曲而朝向太陽。當太陽在天空中移動時，生長素也會繼續遷移到被遮蔽的莖干部分，通過刺激細胞生長不斷使陰影部分變得更加笨重。這就是向日葵繼續面向太陽的方式——不斷地從莖的較大部分彎曲。

向日葵的花托部生長素背光分布，因而背光側的莖生長較快，莖會向光源處彎曲。在陽光的照射下，生長素在向日葵背光一面含量升高，刺激背光面細胞拉長向太陽轉動。在太陽落山后，生長素重新分布，使向日葵轉回東方。

花盤盛開后，就不再向日轉動，而是固定朝向東方。向日葵的花粉怕高溫，如果溫度高于30℃，就會被灼傷，因此固定朝向東方，可以避免正午陽光的直射，減少輻射量。但是，花盤在早上受陽光照射，有助于烘干在夜晚時凝聚的露水，減少受霉菌侵襲的可能性；此外早上溫度較低，陽光的照射使向日葵的花盤成了溫暖的小窩，能吸引昆蟲幫助傳粉。

野生向日葵棲息地主要是草原以及干燥、開闊的地區。它們沿著路邊、田野、沙漠邊緣和草地生長。在陽光充足，潮濕或受干擾的地區生長最好。野生向日葵耐受高溫和低溫，但更耐低溫，最佳溫度范圍在21-26℃之間。向日葵對土壤要求較低，在各類土壤上均能生長，從肥沃土壤到旱地、瘠薄、鹽堿地均可種植。不僅具有較強的耐鹽堿能力，而且還兼有吸鹽性能?？梢栽趬A性土壤中茁壯成長，抗旱性較強。