西瓜主根系，主根深度在1米以上，根群主要分布在20～30cm的根层内，根纤细易断，再生力弱，不耐移植。幼苗茎直立，4～5节后间伸长，5～6叶后匍匐生长，分枝性强，可形成3～4级侧枝。叶互生，有深裂、浅裂和全缘。雌雄异花同株，主茎第3～5节现雄花，5～7节有雌花，开花盛期可出现少数两性花。花冠黄色。子房下位，侧膜胎座。雌雄花均具蜜腺，虫媒花，花清晨开放下午闭合。果实有圆球、卵形、椭圆球、圆筒形等。果面平滑或具棱沟，表皮绿白、绿、深绿、墨绿、黑色，间有细网纹或条带。果肉有乳白、淡黄、深黄、淡红、大红等色。肉质分紧肉和沙瓤。种子扁平、卵圆或长卵圆形，平滑或具裂纹。种皮白、浅褐、褐、黑或棕色，单色或杂色。种子千粒重大籽类型100～150g、中籽类型40～60g、小籽类型20～25g。子瓜类型145～200g。