草本，地下茎块状，扁圆形或高15-80厘米，无毛或被疏柔毛。茎分地上茎和地下茎两部分。长圆形，直径约3-10厘米，外皮白色，淡红色或紫色。薯皮的颜色为白、黄、粉红、红、紫色和黑色，薯肉为白、淡黄、黄色、黑色、青色、紫色及黑紫色。由种子长成的植株形成细长的主根和分枝的侧根；而由块茎繁殖的植株则无主根，只形成须根系。地上茎呈菱形，有毛。初生叶为单叶，全缘。随植株的生长，逐渐形成奇数不相等的羽状复叶。
小叶常大小相间，长10-20厘米；叶柄长约2.5-5厘米；小叶，6-8对，卵形至长圆形，最大者长可达6厘米，宽达3.2厘米，最小者长宽均不及1厘米，先端尖，基部稍不相等，全缘，两面均被白色疏柔毛，侧脉每边6-7条，先端略弯，小叶柄长约1-8，毫米。伞房花序顶生，后侧生，花白色或蓝紫色；萼钟形，直径约1厘米，外面被疏柔毛，5裂，裂片披针形，先端长渐尖；花冠辐状，直径约2.5-3厘米，花冠筒隐于萼内，长约2毫米，冠檐长约1.5厘米，裂片5，三角形，长约5毫米；雄蕊长约6毫米，花药长为花丝长度的5倍；子房卵圆形，无毛，花柱长约8毫米，柱头头状。马铃薯圆球状，光滑，绿或紫褐色，直径约1.5厘米。种子肾形，黄色。花期夏季。
彩色马铃薯有紫色、红色、黑色、黄色马铃薯。彩色马铃薯还可作为特色食品开发。由于本身含有抗氧化成分，因此经高温油炸后彩薯片仍保持着天然颜色。另外，紫色马铃薯对光不敏感，油炸薯片可长时间保持原色。中国已培育出以紫色、红色为主的彩色优质马铃薯，将紫、红色马铃薯老品种与优良高产马铃薯品种杂交，改良筛选出100多份不同品系的彩色马铃薯。与老品种相比，改良后彩色马铃薯芽眼小，外观好看，抗病性强，亩产可达到1000至1500公斤。该研发中心还准备培育蓝色马铃薯品种。据农业专家初步分析，黑色马铃薯之所以呈现黑紫色，是因为其含有大量的花菁素，而花菁素具有抗衰老作用。同时，还具有主秆发达、分枝少、生长势强、抗病性强的特点，亩产达1500公斤，比普通马铃薯品种增产20%左右。同时，由于该品种抗病性的提高，在生产中大大降低了农药的使用剂量，有利于生产出无污染、无公害的绿色食品。
马铃薯在我国各地称谓不同，东北和华北叫做“土豆”、 云贵川湘鄂渝和陕西叫做“洋芋”。马铃薯块茎（薯块）是营 养贮藏器官，一般情况下，块茎内76%左右是水分，24%左 右是干物质。淀粉占干物质的70%〜80%。马铃薯块茎中含 有2%左右的蛋白质，包括18种氨基酸，其中有人体不能合 成的各种必须氨基酸，且容易消化吸收。
马铃薯块茎中还含有 多种维生素和无机盐，包括维生素C、维生素A等8种维生素 和钙、磷、铁等10多种矿物元素。马铃薯不仅是粮食作物， 而且还是高生产率的经济作物，如折算成干物质与其他作物相 比，马铃薯在单位面积、单位时间内生产的蛋白质和能量是相 当高的。马铃薯除了含有丰富的营养，还具有广泛的用途，它既是 高寒地区的粮食，又是重要的蔬菜，同时也是优质的词料。马 铃薯在所有农作物中产业链是最长的，是一种重要的工业原 料，在食品、化工、医药、纺织、铸造等领域具有广阔的用 途，加工产品多达2000多种。
马铃薯是茄科茄属一年生植物。红薯是旋花科一年生植物。马铃薯含有丰富的营养，可供食用，是重要的粮食、蔬菜兼用作物。它含有丰富的维生素B1、B2、B6和泛酸等B群维生素及大量的优质纤维素，还含有微量元素、氨基酸、蛋白质、脂肪和优质淀粉等营养元素。经常吃土豆的人身体健康，身体各个器官都减缓衰老，皮肤也是如此。红薯含有膳食纤维、胡萝卜素、维生素A、B、C、E及钾、铁、铜、硒、钙等，营养价值很高，是世界卫生组织评选出来的“十大最佳蔬菜”的冠军。就总体营养而言，红薯可谓是粮食和蔬菜中的佼佼者。欧美人赞它是「第二面包」，前苏联科学家说它是未来的「宇航食品」，法国人称它是当之无愧的「高级保健食品」。
