Чеснок — типично луковичное, вегетативно размножаемое травянистое растение. Стебель у него выражен слабо, он представлен в виде короткого широкого донца. На нижней части донца образуются придаточные корни, на верхней — листья с пазушными почками — зубками. Чеснок не дает семян, семенное размножение было утрачено в процессе эволюции вида. Соцветие чеснока состоит из стерильных цветков и «воздушных» луковичек или бульбочек.
Различают стрелкующие и нестрелкующие формы чеснока; по требованиям к условиям окружающей среды он имеет озимые и яровые формы. У стрелкующих растений из центра луковицы выходит цветоносный побег — стрелка, несущая на вершине соцветие. У нестрелкующего чеснока в процессе вегетации развиваются только листья, образующие в нижней части ложный стебель.
Луковица чеснока состоит из зубков, прикрепляющихся к донцу и находящихся в пазухах последовательно расположенных сухих оснований листьев. При отделении созревшего зубка на материнском донце остается выпуклый след. Зубок не что иное, как почка, имеющая донце, одну (редко 2 и более) точку роста с зачатками листьев, окруженную сочной закрытой и плотной сухой покровной (зубковой) чешуей. У сортов чеснока зубки различаются по форме и размеру. У стрелкующего чеснока зубки крупные, числом 6—14, расположены радиально в один (реже 2 и более) слоев вокруг цветоноса. Нестрелкующие формы чеснока имеют большее число зубков, расположенных по спирали. Наружные зубки крупные, внутренние более мелкие, центральные зубки часто бывают шиловидной формы. Соотношение и количество наружных и внутренних зубков луковицы зависит от сорта и характера ветвления. Процесс заложения зубков в пазухах листьев занимает определенный период времени, поэтому внутренние зубки, образовавшиеся позднее, отличаются от внешних не только по размеру.
Листья чеснока состоят из плоской листовой пластинки, сложенной по центральной жилке, и трубчатого влагалища, охватывающего тот участок стебля, на котором развился лист. Каждый последующий лист прорастает внутри трубки предыдущего и выходит наружу выше него. Так образуется ложный стебель. У стрелкующих форм после завершения образования листьев из центра ложного стебля появляется цветонос.
При созревании луковицы листья постепенно засыхают, их пластические вещества через донце переходят в запасающие чешуи зубков, а основания листьев превращаются в тонкие пленчатые сухие чешуи.
С прекращением нарастания новых листьев ложный стебель остается внутри полым и при потере листьями тургора полегает. Это признак начала созревания чеснока, сигнал к уборке. Стрелкующие растении не полегают; признаками созревания у них являются пожелтение листьев и стрелки, а у некоторых сортов осыпание бульбочек.
Корневая система чеснока маломощная, поэтому он очень требователен к плодородию почв. При прорастании зубка корни появляются плотным пучочком. Вначале они струновидные, но примерно через 2 недели после начала отрастания начинают ветвиться. По мере роста луковицы корни располагаются на донце кругами. У крупных луковиц число корней доходит до 250 шт. Они проникают в почву на глубину до 70 см, но основная их масса располагается в слое почвы до 40 см.