馬鈴薯是茄科植物，通常用塊莖繁殖，但也可用種子種植。許多馬鈴薯品種能天然結果。育種家利用雜交方法得到的種子和天然結實的種子進行馬鈴薯新品種選育。分離小的種子還可以直接用于生產。所以了解馬鈴薯的生物學特征在生產上有重要意義。
    1．根
    馬鈴薯用塊莖種植和用種子種植時，根部形態不相同。用塊莖種植的根為須根，沒有直根。須根從種薯上幼芽基部發出，而后又分枝形成許多側根。根系發育及分枝情況，因品種與栽培條件不同而異。大部分品種的根系分布在土壤表層下40厘米，一般不超過70厘米，在砂質土壤中根深也可達1米以上。早熟種的根系一般不如晚熟種發達，而且早熟種根系分布較淺，晚熟種分布廣而較深。所以，種植馬鈴薯時要根據品種的熟性和根系的分布情況來確定株、行距，才能獲得高產。
    用種子種植時植株有主根(直根)和側根。根的分枝隨植株的生長而增多。主根為圓錐形深入土中，若生長條件好，實生苗的根系也很發達。有的地方實生苗當年單株產量可達1千克以上，這與實生苗形成的強大的根系是分不開的。
    2．莖
    馬鈴薯的莖有地上莖、地下莖、匍匐莖和塊莖。
    ⑴地上莖：種植的馬鈴薯塊莖發芽生長后，在地面上著生枝葉的莖為地上莖。莖上有棱3--4條，棱角突出呈翼狀。莖上節部膨大，節間分明。節處著生復葉，復葉基部有小型托葉。多數品種節處堅實，節間中空。莖色有綠、紫褐等，因品種而異。
    莖有直立、半直立和匍匐型3種。栽培種的莖，大多為直立或半直立型。莖高多數品種在40--100厘米之間，少數中晚熟品種在100厘米以上。莖上分枝的部位與品種有關，早熟品種在中上部發出，中晚熟品種大都在下部或靠近莖的基部發出。另外，莖的粗細、有無茸毛等均可作為區分品種的標志。
    (2)地下莖：塊莖發芽后埋在土壤內的莖為地下莖。地下莖的節間較短，在節的部位生出匍匐莖(枝)。匍匐莖頂端膨大形成塊莖。
    (3)匍匐莖：匍匐莖又稱匍匐枝，實際上是莖在土壤中的分枝。早熟品種在幼苗出土后7--10天即開始生出匍匐莖；2周后匍匐莖的頂端膨大，逐漸形成塊莖，初期還能在匍匐莖上看到鱗片狀幼葉。如果播種的薯塊覆土太淺或遇到土壤溫度過高等不良環境條件，匍匐莖會長出地面變成普通的分枝。這就會影響結薯而減產。匍匐莖的多少和長短，因品種而異。一般早熟種較短，3--10厘米；晚熟種較長，有的達10厘米以上。匍匐莖較短的結薯集中，便于收獲。通常1個匍匐莖上只結1個塊莖，每株以5--8個匍匐莖并形成塊莖為適宜。如果匍匐莖過多或匍匐莖又產生分枝，則形成塊莖又多又小，就失去利用價值。
    (4)塊莖：栽培馬鈴薯的主要目的就是為了獲得高產的塊莖。塊莖是生長在土壤中的縮短了的莖。它的作用在于貯存養分、繁殖后代。莖與根的明顯區別是莖上有芽，而根上沒有固定芽，只能產生不定芽。馬鈴薯塊莖上的芽眼多少、深淺是鑒別品種的主要標志。
塊莖上每個芽眼通常由一個主芽、兩個副芽組成。塊莖通過休眠期后，頂芽的主芽先生長，而后側芽的主芽相繼發出。主芽受損后副芽可取而代之，繼續生長。塊莖的形狀、皮色、肉色等多種多樣，都是區別品種的特征。生產上對塊莖的要求除高產外，還希望形狀好，芽眼淺，表皮光滑，色澤悅目等。特別是塊莖形狀最好是卵圓形，頂部不凹，臍部不陷，芽眼少而平，既有利于加工去皮，又便于食用清洗。這樣的品種才適合市場銷售和商品薯出口。
    3．葉
    馬鈴薯的葉子，在幼苗期不管是用塊莖播種還是用種子播種，基本上都是單葉，到后期均為復葉。正常的馬鈴薯葉子為奇羽狀復葉。復葉的頂部小葉一般較例小葉稍大，形狀也略有不同，可根據頂小葉的特征來鑒別品種。側小葉一般有3--7對，側小葉之間還有大小不等的次生裂片。頂小葉和側小葉都有小葉柄，著生于中肋上。復葉的葉柄很發達，葉柄基部有1對托葉。
復葉的大小，側小葉的形狀、色澤、毛茸多少，以及小葉的排列疏密，二次小葉的多少等因品種而異。健康的葉小葉平展、色澤光潤。患病毒病的葉小葉皺縮，葉面不平，復葉變小；被螨侵害的葉子小葉邊緣向內卷曲，葉背光亮失常。
    4．花
    馬鈴薯的花由5瓣連結，形成輪狀花冠。花內有5個雄蕊、1個雌蕊。每個小花有一個花柄著生在花序上。小花柄上有一個節，落花落果都是由這里產生離層后脫落的。總花梗著生于莖的中下部葉腋處，花梗上有分枝，每個分枝著生2--4朵花。花蕾由5片花萼包圍，花蕾形狀與萼片的長短，因品種而異。
馬鈴薯的花色有白、粉紅、紫、藍紫等多種鮮艷色彩，少數品種的花具有清香味。無怪馬鈴薯引入歐洲對，最初曾作為觀賞植物。每朵花開花持續時間約5天。一個花序持續時間為15--40天。一般在上午8時左右開花，下午5時左右閉花。
    5．果實與種子
    馬鈴薯屬于自花授粉作物，在沒有昆蟲傳粉的情況下，異花授粉率為0.5％左右。能天然結果的品種基本上全是自交結實。漿果為圓形，少數為橢圓形，前期為綠色，接近成熟時在頂部變白，逐漸轉為黃綠色。有的品種漿果帶褐色、紫色斑紋或白點等。有的漿果很大，直徑2厘米以上，有的較小，品種間有很大差異。
有的漿果為偽果，沒有種子。由受精情況不同，有的漿果種子多達300粒以上，有的種子很少。馬鈴薯的種子一般為扁平近圓形或卵圓形，淺褐色，種皮上密布細毛。種子很小，多數品種千粒重0．5--0．6克，即每克種子有1660--2000粒。