Nhiệt độ
Hướng dương là cây có biên độ sinh thái rộng, thích nghi với vùng có khí hậu ôn đới ấm, cận nhiệt đới và vùng nhiệt đới núi cao.
Cây cũng có thể sinh trưởng phát triển tốt cả ở vùng khô tại Trung Á, có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa ngày và đêm cao, mùa đông có sương mù.
Hoa hướng dương được trồng ở Việt Nam vào cả mùa đông và mùa hè, giới hạn nhiệt độ trung bình từ 15 - 30°C.
Vào mùa hè nhiệt độ trong thời kỳ ra hoa không quá 38 - 40°C. Cây hướng dương có thể chịu được phạm vi nhiệt độ từ 8 - 40°C. Nhiệt độ tối ưu trong thời kỳ sinh trưởng từ 20 - 25°C.
Ánh sáng
Cây hoa hướng dương ưa ánh sáng mặt trời trực tiếp, cường độ chiếu sáng từ 11.000 lux, thời gian chiếu sáng thích hợp từ 8 - 10h/ngày.
Nếu trồng hướng dương ở những nơi thiếu ánh sáng thì cây sinh trưởng, phát triển chậm khó ra hoa.
Độ ẩm
Hướng dương là cây có khả năng chịu hạn và có thể sinh trưởng phát triển ở nhiều vùng có vị trí địa lý khác nhau.
Tuy nhiên ở những nơi có lượng mưa nhiều, độ ẩm cao hoặc bị ngập úng cây dễ bị thối rễ và chết.
Cây có thể chịu được lượng mưa hàng năm từ 200 - 4000 mm.
Độ ẩm đất thích hợp từ 60 - 70%.
Độ ẩm không khí thích hợp từ 70 - 80%.