一、西瓜的根
西瓜屬葫蘆科、西瓜屬一年生蔓性草本植物。西瓜為主根系，屬圓錐根，由主根、多次側根、根毛組成。
西瓜根系深廣，在土層深厚、土質疏鬆、地下水位低及直播條件下，根系的分布範圍橫向達3m，深達2m，主要根群分布在20～30cm的耕作層內。莖節處能形成不定根。胚根頂端0.6～1.0mm處是根冠的分生組織，是根細胞和組織分化區，由表皮細胞延伸為根毛，從中柱分生側根，逐漸形成根系。在耕作層的主根上發生20多條側根，二次根與一次根在同一土層，與主根呈40°～70°的角度發生。
西瓜根系的特點是，初生根發生較少，纖細，易損傷，木栓化程度較高，再生能力弱，不耐移植。西瓜根系的分布因品種、土質及栽培條件的不同有很大的差異。
二、西瓜的莖
蔓性，幼苗期節間極短縮；葉片緊湊，呈直立狀。4～5片真葉後節間伸長，匍匐生長。莖的分枝性強，每個葉腋均形成分枝，可形成3～4級側枝，其分枝特點是，在主蔓上2～5節葉腋形成子蔓，長勢接近主蔓，為第一次分枝；在主蔓第二雌花後若干節抽生子蔓，生長也較旺盛，為第二次分枝高峰，其後因植株掛果，分枝力減弱。叢生西瓜節間短縮，分枝較少，由於節間短而成叢生狀。無杈西瓜主蔓基部很少形成側蔓，因此栽培時無需整枝。
莖的胚軸由表及里為表皮、厚壁組織（5～6層，具葉綠體）、厚角組織及薄壁組織。在薄壁細胞中，維管束縱向排列，中央髓部出現空腔。胚軸有6束維管束，橫切面橢圓，子葉方向較寬。莖橫切面呈五棱形，具10束維管束。瓜類莖的解剖特點是，雙韌維管束，木質部內、外側都有韌皮部，具有大輸導管。
三、西瓜的葉
單葉，互生，由葉柄、葉脈和葉身組成。成長葉為掌狀深裂，邊緣有細鋸齒，全葉披茸毛。子葉橢圓形，子葉大小與種子大小有關。第一片真葉小，近矩形，裂刻不明顯，葉片短而寬；其後逐漸增大，裂刻由少到多，4葉至5葉後裂刻較深，葉形具品種特徵。根據裂刻的深淺和裂片的大小，可分成狹裂葉型、寬裂葉型和全緣葉型（甜瓜葉型）。西瓜葉片的大小因品種、長勢、著生位置的不同變化很大。
四、西瓜的花
西瓜的花為單性花，有雌花、雄花，雌雄同株。有些品種少數雌花的雄蕊發育完全，其花粉具有正常的活力，為雌型兩性花。
雌型兩性花的發生因品種不同而異。花單生，著生於葉腋。雄花發生較雌花早，雄花在主蔓第3節葉腋間開始發生，而雌花著生節位因品種而異，早熟品種在主蔓第5～7節出現第一雌花，中熟品種在主蔓第7～9節出現第一雌花，晚熟品種在主蔓第10節或第11節以上出現第一雌花。雄花萼片5片，綠色，花瓣5枚，黃色，基部連成筒狀，花葯3個，呈扭曲狀。雌花柱頭寬4～5mm，先端3裂。
雌花柱頭和雄花花葯均具蜜腺，靠昆蟲傳粉，為典型的異花授粉作物。在自然生長條件下形成200～300朵花，但雌花僅占10％左右。主蔓上雌花率占3.5％～4.0％，子蔓上雌花率占16％，而孫蔓雌花率高達27％。子蔓出現雌花的絕對值最多，約占全株雌花數的一半。子房形狀與果形有關，長果形品種子房長圓筒形，圓果形品種子房圓形。
五、西瓜的果實
果實由子房發育而成，瓠果。果實大小品種間差異懸殊，形態多樣。果實形狀可分為圓形、高圓形、短圓筒形、長圓筒形。果實大小差異很大，大的可達15～20kg，如新紅寶等；而小的只有0.5～1.0kg，如早春紅玉、特小鳳等。
果皮色澤可分為淡綠色、黃色、深綠色或墨綠色。果實上具細網紋，或有隱條，或覆深綠色或墨綠色條帶，條帶又分窄帶和寬頻。其果肉色澤有淡黃色、深黃色、淡紅色、玫瑰紅色與大紅色等。肉質有疏鬆、緻密之分，前者易沙、空心，不耐儲運；後者不易空心、倒瓤。果皮厚度及硬度因品種而異。
西瓜果實由下位子房發育而成，三心皮構成三室。心皮與心皮處組織沒有明顯的界線，心皮的排列多數認為是側膜胎座。發育的種子包埋在薄壁組織里，並不劃分出腔室。子房中央具有典型的倒生側心皮束，而且輕輕地撕開充塞在腔內的組織，可以顯出胚珠和果壁分離，著生在向內彎曲的組織片上。 果實由果皮、果肉和帶種子的胎座3部分組成。
果皮由子房壁發育而成，細胞組織緊密，具有比較複雜的結構。最外一層為密排的表皮細胞，表皮上有氣孔，外面有一層角質層，表皮下面配置8～10層細胞的葉綠素帶或無色細胞，即為外果皮。緊接著是幾層由厚壁木質化的石細胞組成的機械組織，其厚度與木質化程度決定品種間果皮的硬度。其內是肉質薄壁細胞組成的中果皮，通常無色，組織緊密，多水，可溶性固形物含量不高，即習慣上所稱的瓜皮。果肉即通常所稱的瓜瓤，主要由薄壁細胞組成，細胞間隙大，形成大量的巨形含汁薄壁細胞，其最大的細胞直徑可達300～500nm。
果實外部的顏色因表皮下薄壁組織的質體不同而異，綠色果實的質體是葉綠素，黃色果實的質體是有色體。