马铃薯块茎是一短缩而肥大的变态茎，其形成是葡匐茎顶端停止极性生长，皮层，髓部及韧皮部的薄壁细胞分生与扩大，积累养分的结果。 块茎上有螺旋状排列的芽眼，芽眼外有半月形的芽痕（芽眉）。芽眼内有一个主芽和三个以上的副芽，多者可达 20 个以上。 块茎膨大过程中，遇到高温干旱和干湿交替等不良条件，还会出现各种各样的畸形块茎──即次生薯、子块茎、链球薯、未熟抽芽薯等。 其皮色有白、黄、黑、粉、红、玫瑰红和紫色等，薯肉有白、黄和黑色三种。皮上有孔，表面光滑或粗糙。 从块茎的横断面上看，由外向内依次是周皮，皮层，维管束环，外髓和内髓。外髓淀粉多，其次是皮层，内髓含量最少，马铃薯的淀粉粒为卵形，整个块茎基部淀粉含量比顶部多达 2%～3 ％，如将碘液滴在横断面上，可以看到淀粉含量多的地方深蓝色的现象.
