Zonnebloemen hebben verschillende waterbehoeften in verschillende groeistadia. De grond moet vochtig zijn tijdens het zaaien en verplanten. De planten hebben voldoende water nodig, vooral tijdens de zaaifase. Daarna moet de grond vochtig worden gehouden, maar het mag niet te nat zijn. Enige droogte is gunstig voor de wortelgroei en voor de ontwikkeling van de droogtetolerantie van een plant. In de zomer, wanneer de temperatuur stijgt en het water sneller verdampt, kan de watertoevoer indien nodig worden verhoogd om verwelking, die de plantengroei kan beïnvloeden, te voorkomen.
De tijd vanaf het ontstaan van de bloemknoppen tot aan de bloei is de piekperiode van de waterbehoefte van de zonnebloemen. In deze periode mag er geen watertekort zijn. Als de grond te droog wordt, moet er worden bewaterd. Wanneer zonnebloemen in potten worden gekweekt, zijn de planten vaak groot terwijl de bloempotten klein zijn. Bovendien kan het zijn dat er slechts een klein beetje grond en onvoldoende water is. Daarom is het noodzakelijk om tijdens de groeiperiode tijdig water te geven. Als dit niet gebeurt, hebben de bladeren de neiging om water te verliezen en te verdorren. De grond moet echter niet te nat zijn, omdat anders de bladeren aan de basis van de plant de neiging hebben om te vergelen.