Oberirdische vegetative Teile
Die Süßkartoffel ist eine mehrjährige krautige Kletterpflanze, deren Stängel meist leicht sukkulent, selten schlank und krautig sind. Die Stängel liegen meist kriechend auf dem Boden auf und bilden an den Knoten Adventivwurzeln aus. Je nach Sorte kann die Gesamtlänge eines Stängels zwischen 0,5 und 4 Meter betragen, einige Kultivare bilden auch „Sprossen“ (botanisch exakter: neue junge Triebe) von bis zu 16 Meter Länge. Diese bilden jedoch keine unterirdischen Speicherorgane.
Die Laubblätter stehen schraubig entlang der Stängel. Der Blattstiel ist 5 bis 20 Zentimeter lang. Die Blattspreiten sind sehr variabel, 5 bis 13 Zentimeter lang, die Form ist herz-, nieren- bis eiförmig, rundlich oder dreieckig und spießförmig, der Rand kann ganzrandig, gezähnt oder oftmals auch 3- bis 7-fach gelappt, geschnitten bis geteilt sein. Meist sind die Blattflächen kahl, nur selten flaumig behaart, die Spitze ist abgerundet bis spitz. Die Blätter sind meistens grün gefärbt, jedoch können sie durch Einlagerung von Anthocyaninen besonders entlang der Blattadern violett gefärbt sein.
Wurzelsystem
Ausgehend von verschiedenen Typen von Wurzeln (den Speicherwurzeln, Faserwurzeln oder den Bleistiftwurzeln) bildet das Wurzelsystem der Süßkartoffel Seitenwurzeln aus. Die Faserwurzeln (dünne Adventivwurzeln) entstehen vor allem in internodialen Bereichen und weisen eine typische vierteilige Struktur auf, in der je vier Xylem- und Phloem-Stränge das Leitgewebe bilden. Die dickeren Wurzeln (Bleistiftwurzeln) hingegen weisen eine fünf- oder sechsteilige Struktur auf; sie entspringen in den Knoten der unterirdischen Teile der Sprossachse. In Abhängigkeit von den Lebensbedingungen ober- oder unterhalb der Erdoberfläche können die Bleistiftwurzeln zu Speicherwurzeln werden. Ist jedoch beispielsweise der Stickstoffgehalt der Erde zu hoch oder der Sauerstoffgehalt zu niedrig, können aus Bleistiftwurzeln auch wieder Faserwurzeln werden.
Fertig ausgebildete Speicherwurzeln können in ihrer Form zwischen nahezu kugelförmig bis hin zu lang spindelförmig variieren, ihre Länge liegt zwischen wenigen Zentimetern bis hin zu 30 cm. Auch das Gewicht schwankt entsprechend zwischen nur etwa 100 g und mehreren Kilogramm. Die Schale der Speicherwurzeln wird vom Periderm gebildet, unter dem sich ein Ring aus sekundären Leitgewebefasern befindet. Das Periderm wird von einer dünnen Korkschicht abgeschlossen, welche glatt oder unregelmäßig gerippt sein kann. Das in der Mitte der Speicherwurzel befindliche Speichergewebe wird unregelmäßig von Tracheiden, Siebröhren und Milchröhren durchzogen. Die Milchröhren beinhalten einen weißen, klebrigen Milchsaft. Sowohl in der Schale als auch im Inneren der Speicherwurzel werden verschiedene Carotinoide und Anthocyanine abgelagert, sodass die Färbung jeweils zwischen weiß, gelb, orange, rosa oder violett variieren kann.
Blütenstände und Blüten
Die zwittrigen, fünfzähligen und kurz gestielten Blüten stehen einzeln oder zu wenigen in gestielten, zymösen Blütenständen, die aus den Blattachseln entspringen und aufrecht stehen. Einige Sorten bilden nur selten oder nie Blüten aus. Die kleinen Kelchblätter sind länglich und spitz zulaufend und stachelspitzig sowie (selten nur 7) 10 bis 15 mm lang, meist fein behaart oder bewimpert. Die inneren drei sind etwas länger. Die 4 bis 7 cm lange, verwachsene und trichterförmige, gefaltete Krone, mit kürzerem Saum, kann lavendel bis violett-lavendel gefärbt sein, der Schlund ist meistens dunkler gefärbt, jedoch können auch weiße Kronen auftreten. Die eingeschlossenen Staubblätter sind ungleich lang mit drüsenhaarigen Staubfäden. Der zweikammerige Fruchtknoten ist oberständig mit einem relativ kurzen Griffel und zweilappiger, breiter Narbe. Es ist ein Diskus vorhanden.
Die Blüten öffnen sich vor Sonnenaufgang und bleiben für einige Stunden geöffnet. Noch am Vormittag schließen sie sich wieder und beginnen zu verwelken.
Früchte und Samen
Früchte werden nur selten ausgebildet, es sind eiförmige bis rundliche, kahle bis behaarte, bräunliche Kapselfrüchte, die eine Größe von 5 bis 8 Millimeter erreichen. Sie enthalten ein oder zwei (bis vier), einseitig abgeflachte Samen, die schwarz oder rotbraun gefärbt, etwa rundlich und kahl sind und eine Länge von etwa 3 bis 4 Millimeter erreichen. Die Samenschale ist sehr hart und wird nur schwer von Wasser und Sauerstoff durchdrungen, so dass die Samen schwer keimen.
Natürliche Transgenität
Eine genetische Untersuchung kultivierter Süßkartoffeln ergab, dass die Süßkartoffel eine natürliche transgene Nahrungspflanze ist. Die Chromosomenzahl beträgt 2n = 90.