Будучи двулетним растением, морковь в первый год жизни образует розетку сильнорассеченных, с длинным черешком, опушенных или голых листьев почти треугольной формы и сочный корень (корнеплод), во второй — цветоносные побеги и семена. Если корень посадить следующей весной, он выбросит цветоносные высокие, до 1 м, и ветвистые побеги. От ветки, как спицы зонтика, во все стороны расходятся цветоножки. Отсюда и название семейства — зонтичные. Цветки мелкие, белые, кремовые или розовые. Тычинок, чередующихся с лепестками, пять. Завязь нижняя двухгнездная, с двумя столбиками. Пока пыльники тычинок еще свежи, рыльца столбиков бывают незаметными. Раскрытие отдельных цветков в соцветии моркови начинается с наружных его частей, так называемых краевых цветков, и постепенно подвигается к центру. Цветки открываются между 9-11 часами, и около 8 часов на другой день у них начинают созревать рыльца столбиков. Таким образом, в обоеполых цветках моркови мужские органы созревают раньше женских. Это исключает самоопыление цветков. До полного окончания цветения всего соцветия у моркови проходит 11-12 дней, а отдельного зонтика — 4-5 дней.
Семена моркови мелкие, плоскоэллипсовидные или продолговатые, ребристые, с плотной кожистой оболочкой. В каждом плоде два семени. Главные ребра семени с двумя рядами острых щетинок, вторичные — с одним рядом шиловидных шипиков. Абсолютная масса семян составляет 1,5-2,8 г.
Корнеплоды цилиндрической, конусовидной, овальной или почти округлой формы, которая может зависеть не только от сорта, но и от условий выращивания. Так, при пониженной температуре воздуха и почвы корнеплоды удлиняются. Меняется форма корнеплодов моркови и в онтогенезе, то есть в процессе развития растения — от нитевидной, удлиненно-конической до типичной для конкретного сорта.
Поверхность корнеплодов может быть гладкой с мелкими углублениями или небольшими бугорками — чечевичками. Через них в корень поступает воздух. На плохо обработанной почве, где затруднен доступ воздуха, чечевички разрастаются и придают корню уродливую, бородавчатую форму.
По длине корнеплоды бывают короткие, полудлинные и длинные. Все короткие, тупоконечные корни называют каротелью, а все длинные, конические — общим словом «морковь». С ботанической точки зрения разницы между ними нет никакой, но агротехника их выращивания неодинакова. Да и лежкость у них разная.
Окраска корнеплодов может быть краснооранжевой, желтой, кроваво-красной, фиолетовой, белой и зависит от наличия тех или иных пигментов. Например, окраска корнеплодов красно-оранжевой, или каротиновой, моркови зависит от содержания каротина, который сосредоточивается в клетках корнеплодов в виде небольших кристаллов. Морковь этой разновидности наиболее распространена, отличается большим сортовым разнообразием и широко используется в питании, столовые сорта ее сладкие, с ярко-красной кожицей. Окраска корнеплодов желтой и белой моркови обусловливается наличием пигментов антохлора. Столовые сорта такой моркови, как уже упоминалось, выращивают в районах Средней Азии и Закавказья. Желтая и белая морковь представлены поздними высокоурожайными кормовыми сортами.
Одна из основных биологических особенностей моркови — тугоспелость в начале развития. При благоприятных условиях температуры и влажности всходы появляются на 12-14-й день, а в засушливую погоду до появления всходов проходит 20-25 дней. Обычно сорняки прорастают раньше, и потому, если их в этот период не уничтожить, они могут уничтожить медленно развивающиеся всходы моркови. Через 10-15 дней после всходов развивается первый настоящий лист. Второй и третий лист появляются с интервалами в 6-8 дней. С образованием настоящих листьев начинает формироваться корнеплод.
Процесс образования корнеплодов моркови изучали многие ученые. При этом было установлено, что если оставить на растении только одни семядольные листочки, а настоящие листья удалить, то корнеплода не образуется. Если же оставить на растении один настоящий лист, то образуется очень короткий корнеплод, при двух листьях — корнеплод становится в 1,5 раза длиннее, чем при одном, при трех — в 2 с лишним и при четырех — в 3 раза длиннее.
С появлением каждого нового листа корнеплод удлиняется, и чем быстрее образуются новые листья, тем заметнее удлиняется корнеплод.
С увеличением числа листьев срединная часть (внутренний стержень) увеличивается в большей степени, чем диаметр всего корнеплода. Когда появление новых листьев ослабевает (и уменьшается их количество), то корнеплод приобретает коническую форму, переходя в стержневой тонкий корень. Если появление новых листьев приостанавливается быстро, то корнеплод формируется тупоконечным или даже цилиндрическим. При постепенном ослаблении процесса образования листьев корнеплод приобретает удлиненно-коническую или веретеновидную форму, что характерно для позднеспелых сортов. Чем дольше протекает процесс образования листьев, тем длиннее формируется корнеплод, тем выше урожайность растений. Однако на практике наиболее оправдали себя сорта моркови с полудлинными корнеплодами.