大麻为雌雄异株，也有雌雄同株的。雄株只开雄花不结籽，俗称“花麻”，雌株授粉后可结籽，故俗称“籽麻”。在大田条件下，一般雌雄株比率接近1∶1或雌株稍多，有时可见到雌雄同株。
（一）根
大麻为直根系，主根较长，侧根多。一般主根入土深30～50cm，侧根多分布在5～15cm土层内，横向伸展15～30cm。在疏松、排水良好的土壤中，主根可深入土壤2m以上，侧根大部分分布在20～40cm土层内，横向伸展可达80cm。在幼苗期，主根的伸长较茎的增长快，至5对真叶时，主根长为茎高的2倍左右，侧根3～5条；12～13对真叶时，主根长30～40cm，侧根达40～50条；至现蕾期主根基本停止伸长，而侧根数仍在增加。开花期以后，根系基本停止伸长，而根重继续增加。到收获时，根系鲜重为整株鲜重的12.4%～24.6%。一般高茎、晚熟型品种的根系较发达，雌株根系较雄株发达。
大麻
（二）茎
大麻为高秆作物，茎粗壮，直立，一般早、中熟品种茎高3.0～4.0m，晚熟品种4.0～5.0m。茎色有绿、紫等颜色，表面有茸毛；茎基部第一节和梢部数节横断面为圆形，其余各节表面有纵凹沟纹，断面具四棱或六棱。在生长前期茎秆髓部充实，至开花以后逐渐呈现中空。到收获期，一般具30～45节，节间长度中部长，下部和上部短。大麻分枝性强，密植可减少分枝，过于稀植茎粗分枝多，纤维品质差。大麻干茎出麻率为14%～20%，茎节间长、茎秆细的出麻率高。在相同栽培条件下，由于雄株生长期较短，茎秆较细，分枝少，木质部不发达，出麻率高，纤维品质好；而雌株则反之。一般晚熟品种较早、中熟品种植株高大。在幼苗期，雄株茎秆下部第一、二节间皮色多为紫色，节间长度差异不突出；3～4片真叶时茎心呈玫瑰红色，株型稍修长细弱。雌株下部第一、二节间皮色多为绿色或第一节间紫色，第二节间绿色；3～4叶时茎心呈绿黄色，株型稍平实粗壮。株高10～17cm时，雌、雄株即可明显鉴别。若以采麻栽培为主，应结合间苗多选留雄株；以采种（留种或油用）为主，应多留雌株，雌、雄株比率可保持在1～1.5∶1。
（三）叶
大麻叶多数为掌状全裂复叶，梢部为披针形单叶，下部叶对生，上部为互生。叶长7～15cm，中裂片最长，宽0.5～2cm，先端渐尖，基部渐窄；叶面绿色或淡绿色，被微糙毛，背面密被灰白色细伏毛或稀近无毛；叶缘具粗锯齿，齿端为内弯小尖突；中脉及侧脉在叶面微凹，在背面隆起，第三次脉及网脉不明显；叶柄长3～15cm，被糙毛，靠茎部有小托叶，不易脱落。在正常生长情况下，茎下部1～10节或到14节，每节有2片叶，对生，以上各节只长1片叶，互生。大麻第一对真叶为椭圆形单叶。第二对为复叶，由3个小叶组成。第3～6对复叶由5～9个小叶组成。到第8～15节，复叶由9～13个小叶组成，达最多。第16节以上，复叶小叶数由下而上逐渐减少，至梢部1～3片叶为披针形单叶。大麻主茎一般有30～45片叶，至成熟期下部叶片依次凋落，仅存上部叶片。雌株生育期比雄株长30～40d，植株高大，叶片多而繁茂，后期留存叶片数亦较雄株多。在苗期，一般雌株叶片较宽，叶色较绿，叶对生，顶梢部呈半圆形，而雄株叶片较窄，叶色黄绿，叶近互生，顶梢略尖。
（四）花
大麻花单性，雌雄异株，稀有同株。雄花疏散，花序较多，为复总状花序。雄花单生或丛生；具细柄，下垂，花萼5，黄色或紫色；雄蕊5，花丝极短，直立；花药长圆形，花粉黄色或黄白色。开花散粉时，麻田上空花粉飞扬。雌花聚生紧密，花序短，为穗状花序。雌花很小，无花柄，成对着生于枝梢叶腋，常有一花不结实；每花雌蕊1个，外有一片绿色苞叶和一膜片状的萼片紧包子房；子房一室，二心皮构成，呈圆锥形，无柄；花柱二深裂，柱头丝状；胚珠下垂。雌花开花时仅有多毛的丝状二裂柱头伸出花萼外面，故常被误认为未开花。
大麻早熟品种5、6月开花，迟熟品种8、9月开花。雄株花序周围叶片很少，开花日数可持续15～35d，待花粉成熟并散粉后很快衰老，一般开花后5～15d植株枯死。雌株花序末端多叶，直至种子成熟保持鲜活状态，开花日数可持续15～30d，由受精到种子成熟需35～45d。大麻性别在不同环境和栽培条件下可发生变化，有时在同一植株的花序上可出现雌花和雄花。苏联在20世纪60年代曾选育出雌雄同株的大麻品种在产区推广种植。
大麻的花
（五）果实和种子
大麻果实为坚硬瘦果，单生于苞片内，在花序轴上离生，卵圆形，微扁，顶端尖，表面光滑，灰白、暗灰或褐色，有网状花纹或斑点。果实长3～5mm，宽2.5～4.0mm，厚2.0～3.5mm。果实由外膜和一粒种子组成，外膜紧紧包被种子，故在生产上通常将果实作种子用。
大麻果实
种子有二片子叶和胚根、胚芽，外面由一层深绿色的薄膜——种皮所包被。千粒重9.0～32.0g，因品种而异。新鲜种子略有甘味。种子富含油分。