Цукровий буряк-дворічна культура. У перший рік формується розетка листків і коренеплід. На другий рік виростають стебла, на яких розміщуються плоди.
Може спостерігатися відхилення від дворічного циклу розвитку. У холодну весну на першому році життя виростають квітконосні стебла. Це небажане явище має назву цвітушності. Коренеплоди таких рослин дерев'янисті з низьким вмістом цукру.
Частина коренеплодів, що висаджуються на другий рік для одержання насіння, можуть не формувати пагонів. Такі рослини називаються "впертюхами". Наявність їх серед висадків-насінників знижує врожай насіння.
Цукровий буряк належить до родини лободових (Chenopodiaceae). Крім цукрового буряку Beta vulgaris saecharifera, до цього виду належать буряк кормовий (B.v.var. crassa), буряк столовий (B.v.var. esculenta) і буряк листяний (мангольд) (B.v.var. cicla).
Коренева система - стрижнева, проникає на глибину до 2-2,5 м і розгалужується в ширину (в одній площині) на 1,0-1,2 м. У фазі 2-х листків головний корінь проникає на глибину до ЗО см, у фазі 4-х листків - до 40 см. У верхній частині головний корінь потовщується і формує коренеплід, що складається з головки, шийки, власне кореня і хвостика.
Листки буряка складаються з черешка і пластинки. Пластинки великі, суцільні, гладенькі чи гофровані. Всього за вегетаційний період з листкових бруньок в центрі головки кореня виростає 50-60 листків, спірально розміщених на головці кореня. Рослина впродовж вегетаційного періоду постійно формує нові листки і скидає старі.
Стебло у рослини формується на другий рік життя. Стебла заввишки 80-150 см. їх формується на одному коренеплоді декілька (від 1 до 10) у вигляді куща. На стеблах розміщуються листки і квітки, що формують суцвіття - нещільний колос.
Квітки розміщені в пазухах листків по одній (однонасінні) або групами (багатонасінні). У багатонасінних буряків квітки в процесі росту зростаються між собою і утворюють клубочки (супліддя).
Плід - однонасінний горішок з товстим навколо плідником з пористої дерев'янистої тканини. Навколоплідник разом з кришечкою плоду захищає насінину від механічних пошкоджень і несприятливих умов зовнішнього середовища. Кількість плодів у клубочках коливається від 1 до 6. Вперше у світі в Україні були створені однонасінні цукрові буряки, у яких клубочки не утворюються. Використання однонасінних сортів і гібридів дає можливість обійтись без затрат ручної праці при формуванні густоти рослин.
Для сівби використовують плоди.
Насіння розміщується в гнізді плоду, має буро-каштанову блискучу оболонку, яка щільно облягає зародок, зігнутий майже кільцем навколо перисперму, крохмаль якого є основним запасом поживних речовин для молодої рослини. Зародок складається з двох сім'ядоль, брунечки, підсім'ядольного коліна і зародкового корінця. Сім'ядолі виносяться на поверхню ґрунту (фаза вилочки), із брунечки формується головка коренеплоду, із підсім'ядольного коліна виростає шийка кореня, а зародковий корінець перетворюється у власне корінь.