В первый год пастернак образует мясистый корнеплод, похожий на морковь, но с белой мякотью. Как и другие виды корнеплодных растений семейства сельдерейные, пастернак — двулетнее растение.

Листья перистые, корневая система стержневая, у культурных форм утолщенная (корнеплод длиной 8…40 см). Стебли ветвистые, полые. Растения перекрестноопыляющиеся. Свободно скрещиваются с диким пастернаком, с другими корнеплодными культурами семейства сельдерейные не скрещиваются. Цветки в сложных зонтиках желтые или оранжевые. Плод двусемянка. Семена мелкие, масса 1000 штук 3…4 г.

Вегетационный период у различных сортов пастернака в первый год жизни 100…180 дней. На второй год от высадки семенников до цветения проходит 50…70 дней, а до созревания семян — 100…120 дней.