Vegetative Merkmale
Hartweizen wächst als krautige Pflanze und erreicht Wuchshöhen von 80 bis 150 Zentimetern. Der Halm ist dickwandig und im oberen Bereich mit Mark erfüllt. Die Knoten sind kahl. Die Blattspreiten sind 8 bis 16 Millimeter breit und kahl oder die unteren sehr kurz behaart.
Generative Merkmale
Der ährige Blütenstand misst ohne Grannen 4 bis 6 Zentimeter, bei einer Breite von 12 bis 18 Millimetern. Er ist seitlich zusammengedrückt und im Querschnitt annähernd ein Quadrat. Die Ährenachse ist zur Reife nicht brüchig, der Hartweizen ist also ein Nacktweizen. An der Ansatzstelle der Ährchen sitzen Haarbüschel. Die Ährchen enthalten vier bis sieben Blüten, von denen zwei bis vier fertil sind. Das Ährchen ist 10 bis 15 Millimeter lang, dabei länger als breit. Die Hüllspelzen sind 9 bis 12 mm lang und damit fast so lang wie das unterste Blütchen. Sie sind häutig und scharf bis flügelig gekielt. Der Kiel läuft in einen aufrechten Zahn aus. Der Nebenkiel läuft in einen seitlichen Zahn aus. Die Deckspelzen haben neun bis 15 Nerven, sind höchstens 12 Millimeter lang und tragen eine bis zu 20 Zentimeter lange Granne.
Die Karyopse ist länglich-spitz. Sie ist von der Deck- und Vorspelze locker umhüllt und fällt zur Reife aus der Ähre aus. Das Endosperm ist glasig.
Der Chromosomensatz ist allopolyploid mit 2n = 28.
Charakteristisch für Hartweizen sind sein hoher Glutengehalt, die gelbe Färbung und eine hohe Kochfestigkeit. Er weist einen höheren Proteingehalt und gleichzeitig niedrigere Stärkegehalte auf als Winterweichweizen.
