Gatunek rośliny z rodziny astrowatych. Pochodzi z Ameryki Północnej, obecnie rozprzestrzenił się także gdzieniegdzie poza rejonem swojego rodzimego występowania. Jest uprawiany w wielu rejonach świata, w Europie od XVI w. W Polsce występuje jako roślina uprawna i ozdobna.

Łodyga wzniesiona, prosta, sztywna, gruba, pojedyncza lub słabo rozgałęziająca się. Osiąga 2-3 m wysokości. Istnieje jednak wiele odmian ozdobnych o wysokości od 0,5 do 1 m.
Kwiaty zebrane w bardzo duże kwiatostany typu koszyczek, o średnicy do 30 cm. Koszyczki zwisające po przekwitnięciu. Brzeżne kwiaty języczkowe są duże i żółte, zaś środkowe kwiaty rurkowe – drobne i brunatne. U odmian ozdobnych występują także kwiaty w innych kolorach.
Liście skrętoległe, sercowate, duże, ogonkowe, szorstkie, o piłkowanych brzegach.
Owoc to jadalna niełupka zawierająca dużo tłuszczu.
Sonecznik jest rośliną jednoroczna. Kwitnie od lipca do października, przedprątne kwiaty zapylane są przez błonkówki. W ciągu dnia koszyczek słonecznika zwrócony jest zawsze w stronę słońca i stąd pochodzi nazwa rodzajowa. Owoce słonecznika zawierają do 38% oleju.
Jest uprawiany jako warzywo o jadalnych nasionach. Z nasion otrzymuje się olej słonecznikowy używany jako tłuszcz jadalny, do produkcji margaryny, a także jako tłuszcz techniczny do wytwarzania pokostu, lakierów i mydła. Wytłoki pozostałe po wyciskaniu oleju z nasion są dobrą paszą dla zwierząt.
Istnieją odmiany pastewne, których pędy w postaci kiszonki są używane jako wartościowa pasza dla bydła.
Coraz częściej uprawiany jest jako roślina ozdobna w licznych odmianach (jako roślina rabatowa i na kwiat cięty). Istnieją odmiany o tzw. kwiatach pełnych zawierające wyłącznie kwiaty języczkowe, a także odmiany o kwiatach dwubarwnych.
Rdzeń łodyg był w Chinach używany do wyrobu papieru.

Słonecznik jest dość łatwy w uprawie. Uprawia się z nasion wysiewanych wczesną wiosną wprost do gruntu. Wytrzymuje wiosenne przymrozki. W czasie owocowania może wymagać podparcia, gdyż duże i ciężkie koszyczki mogą wywrócić roślinę wraz z korzeniami (zwłaszcza po opadach deszczu). Wymaga stanowiska w pełnym słońcu i bardzo obfitego nawożenia.

Występuje jako roślina uprawna na wszystkich kontynentach.