芝麻蒴果基部钝圆，顶部有果尖，中间有棱。蒴果由果皮、胎座、种子、果柄和残留的花萼组成。果皮由子房壁发育而成，分外果皮、中果皮和内果皮三层。每心皮有两个假室，每室有一排种子，着生在胎座上。蒴果在成熟前一般为绿色或浅绿色，少数品种为紫色，成熟时变为黄色、黄绿、青绿色，也有紫色的。蒴果所在的部位，就是花所在的部位。一般单花型的品种每叶腋结1个蒴果，三花型的结3个蒴果，多花型的结3个以上的蒴果，具体成蒴数受气候和栽培条件影响较大。
芝麻的着花类型
芝麻蒴果可分为四、六、八棱三种。多数品种全株蒴果为四棱，有部分品种同株蒴果有四、六、八棱混生或六、八棱混生的，此外还有极少数品种全株均为六棱或八棱。由于每一棱（假室）长成一排种子，因此一般来说棱数多的蒴果种子就多。四棱蒴果有种子50～75粒，六棱为75～90粒，八棱为90～110粒。中国芝麻资源中以四棱型为主。在4250份资源中，四棱型品种有3385份，占79.65%；四、六、八棱型有324份，占7.62%；六、八棱型541份，占12.73%。
蒴果长度可分为长、中、短三种，以中蒴型的较普遍。长型果长3.5cm以上，中型果为2.51～3.49cm，短型果长在2.5cm以下。在4179份资源中，中型果类型有2952份，占70.64%；短蒴类型为1037份，占24.81%；长蒴类型仅有190份，占4.55%。
同一植株上不同部位的蒴果长度不同，茎秆中部的较长，上、下部的较短。蒴果宽度依品种和棱数的不同而有较大的差异，一般在1～2cm左右，多棱的比四棱的宽。
芝麻蒴果的裂蒴性分为裂、轻裂、不裂和闭蒴四种类型。在4159份资源中，裂蒴有2101份，占50.52%；轻裂的有1325份，占31.86%；不裂类型有715份，占17.19%；闭蒴类型极少，仅有18份，占0.43%，均从国外引进。
蒴果的茸毛量分多、中、少和极少四种，茸毛的长度分长、中、短和极短四种。