南瓜为一年蔓生草本。多为椭圆形，还有长条形，圆形，茎长数米，节处生根，粗壮，有棱沟，被短硬毛，卷须分3～4叉。单叶互生，叶片心形或宽卵形，5浅裂有5角，稍柔软，长约15～30厘米，两面密被茸毛，边缘有不规则的锯齿，沿边缘及叶面上常有白斑。
三角形，上面密被黄白色刚毛和茸毛，常有白斑，叶脉隆起，各裂片之中脉常延伸至顶端，成一小尖头，背面色较淡，毛更明显，边缘有小而密的细齿，顶端稍钝。卷须稍粗壮，与叶柄一样被短刚毛和茸毛，3-5歧。
果梗粗壮，有棱和槽，长5-7厘米，瓜蒂扩大成喇叭状。瓠果形状多样，因品种而异，外面常有数条纵沟或无。种子多数，长卵形或长圆形，灰白色，边缘薄，长10-15毫米，宽7-10毫米。 似桔瓣状，呈橙黄至橙红色不等。果柄有棱槽，瓜蒂扩大成喇叭状。种子卵形或椭圆形，长1.5～2厘米，灰白色或黄白色，边缘薄。花期5～7月，果期7～9月。
单性花，雌雄同株异位。雄花花托短。花萼裂片线形，顶端扩大成叶状。花冠钟状，黄色，5中裂，裂片外展，具皱纹。雄蕊3枚。花药靠合，药室规则S形折曲。雌花花萼裂显著，叶状，子房圆形或椭圆形，1室，侧膜胎座，花柱短，柱头3，各2裂。瓠果，扁球形、壶形、圆柱形等，表面有纵沟和隆起，光滑或有瘤状突起。