向日葵是抗旱能力較強的作物，灌水應掌握在三個關鍵時期：現蕾、開花、灌漿期。花期需水量也較多。乾旱可造成花盤縮小，空秕率增加，含油率下降。一般向日葵種子發芽需吸收種子本身重量56％的水分。從出苗至現蕾需水佔全生育期總需水量的20％左右，該階段抗旱能力最強，乾旱有利於蹲苗壯稈，促進根系發育。現蕾至開花結束是向日葵一生需水最多的時期，約佔全生育期需水量的60％以上。若此時水分不足，會導致花盤小，結籽數量少，千粒重低而減產；若水分過量，會導致授粉不良，病害加重。開花結束到成熟需水約佔全生育期需水量的20％。
根據向日葵吸水規律，苗期苗子小，根系深，較耐旱，可不澆水，實行蹲苗。以促進根系下扎，增強抗旱能力。在在現蕾、開花和灌漿期，如旱情特別嚴重，可適當灌水（具體指標是葉片中午萎蔫而晚上仍不能正常恢復時）。這一階段是向日葵最旺盛生長階段，對水分十分敏感，這時如果水分供應不足就可能因影響生長而造成嚴重減產，因此必須灌水。據試驗，向日葵現蕾期澆水一次，畝產105.5千克；現蕾、開花各澆一次水畝產為130千克；現蕾、開花、灌漿各澆一次水畝產為159千克；不澆水的畝產70千克。灌三水比不灌水增產127%，比灌兩水增產22.3%，比灌一水增產50.7%。同時灌三水的不但產量高，而且含油率也高，含油提高1.9個百分點。
向日葵生長後期澆水時要注意防風，防止植株發生倒伏。其次，若遇長時間高温乾旱天氣，應依旱情澆少量水，最好結合採取葉面噴水的方式。特別注意向日葵開花以後應保持土壤的含水量高些。在向日葵花盤形成階段，開花期和灌漿期，應適時、適量的科學灌水，尤其遇到乾旱，應及時灌溉，滿足向日葵在生長髮育階段對水分的需要。
