Цветная капуста — однолетнее яровое или озимое растение. Корневая система мочковатая, близко расположенная к поверхности почвы. Стебель цилиндрический, 15—70 см высоты, с горизонтально расположенными или прямо или косо вверх направленными листьями, весьма часто спиральнообразно изогнутыми. Отдельные формы ввегетативной фазе ветвистые. Листья от цельных сидячих до лировидно-перисто-раздельных, с черешками, достигающими 5—40 см длины. Окраска от светло- до сине-зелёных и реже сизых с сильной антоциановой пигментацией. Пластинки узкие, от усечено-овальных, усечено-эллиптических и яйцевидных до ланцетовидных, 15—90 см длины. Восковой налёт от незначительного до очень сильного.
У наиболее примитивных форм цветной капусты используемый орган — отдельные мясистые цветоносные побеги (в фазе бутонизации), образующиеся из пазух верхних листьев розетки, у других форм — «головка», когда верхушечные побеги, сильно разветвляясь, тесно скручиваются. Форма головок от округлой до плоскоокруглой. Окраска — от зелёной разных тонов, фиолетовой и желтоватой до снежно-белой. Верхние листья мелкие, короткоовальные и широколинейные, с ровным краем или ланцетовидные и вытянуто-треугольные, зубчатые.
Цветочные кисти густые, от очень коротких (3 см) до длинных (свыше 15 см). Цветки преимущественно мелкие и средней величины (1,2—2,0 см), реже крупные (до 2,6 см), с тонкими цветоножками. Окраска лепестков белая, бледно-жёлтая и жёлтая, поверхность их гофрированная или пузыревидно морщинистая.
Плод — многосемянный стручок. Стручки короткие и средней длины (6,0—8,5 см), преимущественно цилиндрические, реже приплюснуто-цилиндрические, бугорчатые с коротким носиком.