向日葵的叶分为子叶和真叶，属于双子叶植物，子叶一对。真叶在茎下部1～3节常为对生，以上则为互生。一般向日葵出苗10天左右长出真叶。最初长出的3~4对真叶对生，为短柄叶，往上叶则呈螺旋状排列，并为长柄叶，叶片大，多为心脏形，也有卵园形和披针形的，叶缘有缺刻或呈锯齿形，叶面密生刺毛。叶面和叶柄有一层很薄的蜡质层。
向日葵的叶片数随品种特性与栽培条件而变化，早熟品种为25~32片，晚熟品种为33~40片，叶片数与株高、生育期呈正相关。不同叶位的叶片对产量的贡献有显著的差异，中部叶片输往子实的有机物质最多，达总量的52%以上，上部叶片供给子实约30%左右，下部叶供给5%左右。简单来说茎下部叶片在开花前制造养分，主要供给根部生长，到开花时其功能基本结束。中上部叶片制造的养分主要供给花盘促使种子形成。
