野生向日葵广泛分布于美国西部，成草丛状。目前，在美国2/3的陆地上和加拿大南部及墨西哥北部的各种降雨条件下，以及在0～2500m的海拔范围内均能搜集到野生向日葵。美洲的印第安人曾食用向日葵的种子。根据原产地等相关文献研究，可以断定栽培向日葵起源于北美。
向日葵在植物分类学上属于：种子植物门
双子叶植物纲
钟花目（桔梗目）
菊科（管状花亚科、向日葵族、马鞭菊亚族）
向日葵属（Helianthus）
向日葵种（H.annus.L.）。
向日葵属（Helianthus）内植物种全部原产于北美和中美，其中有二倍体、四倍体和六倍体，染色体基数为x=17。