Liście marchwi zebrane w rozetę są 3-5-krotnie pierzastodzielne. Marchew ma palowy system korzeniowy, sięgający do głębokości 1-2 m, o słabych zdolnościach regeneracyjnych. Korzeń spichrzowy marchwi tworzy się przede wszystkim z korzenia właściwego, w znacznie mniejszym stopniu z części podliścieniowej. Część nadliś-cieniowa ma znikomy udział w tworzeniu korzenia spichrzowego. Górna część korzenia, niekiedy wyrastająca z ziemi, jest nazywana „główką” lub „głową”. Korzeń spichrzowy marchwi zaczyna się tworzyć dopiero po 30 dniach, a wybarwia się po 40-85 dniach od wschodów. Pomarańczowoczerwona barwa korzeni jest wywołana zawartością karotenu.
Na przekroju poprzecznym można wyróżnić u korzeni marchwi dwa wyraźne pierścienie przedzielone cienkim pierścieniem wtórnej tkanki twórczej. Zewnętrzny pierścień, będący łykiem, jest nazywany korą natomiast wewnętrzny, będący drewnem -walcem osiowym lub rdzeniem. Kora charakteryzuje się większą zasobnością w cukry, sole mineralne i zawiera więcej karotenu. Rdzerf ma mniej tych związków i często jaśniejszą barwę aniżeli kora. Cała roślina marchwi, więc i korzeń, zawiera olejki eteryczne, charakterystyczne dla rodziny baldaszkowatych.
U marchwi, podobnie jak u innych warzyw korzeniowych, występują pośpiechy. Masowe występowanie pośpiechów może być spowodowane przekrzyżowaniem się podczas uprawy marchwi na nasiona z marchwią zwyczajną - marchwicą którą cechuje duża skłonność do zakwitania w pierwszym roku. Pędy kwiatostanowe marchwi, wykształcane normalnie w drugim roku uprawy, mają wysokość około 1 m. Kwiatostanem jest baldach złożony. Kwiaty są białe. Większość kwiatów jest obupłciowa, ale występują również kwiatyjednopłciowe. Zapylanie następuje przez owady. Owocem jest dwudzielna rozłupka rozpadająca się na 2 niełupki, które po otarciu szczecin-kowatych wyrostków stanowią materiał siewny.
Marchew jest warzywem najbardziej zasobnym w P-karoten.
Do cech odmianowych należy między innymi stosunek masy liści (naci) do masy całej rośliny. U różnych odmian uprawianych w Polsce wynosi on 12-40%. Odmiany, u których udział naci przekracza 30% masy rośliny nie nadają się do uprawy pod szkłem czy folią a także do wczesnej uprawy w gruncie na pęczki. Wielkość korzenia i jego kształt są również cechami odmianowymi. Na kształt, a szczególnie na wielkość
43