草高粱是禾本科高粱属一年生高大草本植物。须根发达，入土深50～100厘米；茎秆高大粗状，大高粱高2～3米，小高粱高1.5～2米，基茎直径1.5～2厘米；叶片长披针形，互生、平展、宽而长，长40～60厘米，宽4～6厘米。顶生圆锥花序，由多数含1～5节分枝总状花序构成，分弯穗、散穗、直穗三种，大小长短因品种而异，穗长多在20～30厘米之间，中间粗大的穗轴分出许多分枝，其上着生小穗，小穗孪生成对，背腹压扁，其中一无柄小穗两性，能孕，一有柄小穗无雌蕊，不孕；能孕无柄小穗长5～6厘米，含花2枚，第一花退化，结实花第一颖成熟时下部硬革质有光泽，边缘内卷，第二颖舟形，具脊；第一外稃透明膜质，第二外稃先端二裂，芒自裂齿间伸出，内稃甚小。种子圆形或倒卵形有白、黄、赤或暗红色，千粒重20～30克。
