Картофель - однолетняя (в диком состоянии многолетняя), травянистая культура. При весенних заморозках стебли и листья гибнут. Оптимальная температура для роста растений и формирования урожая находится в пределах 16-25 °С. Высокие температуры (27-30 °С) приостанавливают рост и вызывают израстание уже завязавшихся клубней. Хорошо растет картофель на высокоплодородных, легких, достаточно увлажненных и слабокислых почвах, карбонатные почвы малопригодны.
Стебли ребристые или округлые, разветвленные, высотой 60-100 см. У всходов стебли прямостоячие, но в дальнейшем у многих сортов становятся изогнутыми, а куст раскидистым. В пазухах листьев формируются побеги. Ростки и стебли ряда сортов окрашены антоцианом. Лист непарноперисторассеченный и состоит из 7-11 яйцевидных долек. Цветки двуполые, белой, бледно-розовой, фиолетовой окраски. Завязь верхняя, плод - ягода.
Основная масса корней картофеля расположена в верхнем слое почвы, на глубине до 70 см, преимущественно в рыхлом, плодородном слое. Клубни формируются на подземных побегах - столонах. Зрелые клубни округлые, овальные, удлиненно-овальные, белой, розовой, красной, фиолетовой, синей окраски, различной интенсивности. Мякоть клубней белая, кремовая, желтая. На клубнях по спирали в углублениях расположены глазки. В каждом из них имеется. 3-4 почки. Из глазка прорастает одна почка. Если появившиеся ростки обломать, прорастают последовательно остальные почки. Сначала начинают прорастать почки верхних глазков. Нижняя часть клубня, которой он прикреплен к столону, называется пуповиной, верхняя - верхушкой. На верхушке размещено наибольшее количество глазков. Столовые сорта характеризуются слабовыраженными углублениями глазков и небольшим их количеством.