Ayçiçeği, yetişme periyodu boyunca (100 - 150 gün) 2600 - 2850 °C civarında toplam sıcaklık ister. Derin ve kazık kök sistemine sahip olması nedeniyle, kuraklık, tuzluluk ve yaşlılık gibi problemleri olan topraklardaki üretim performansı diğer bitkilerden daha iyidir. Her türlü toprakta yetişmesine rağmen, iyi drenajlı, nötr PH (6,5 - 7,5)'a sahip ve su tutma kapasitesi yüksek toprakları daha fazla sever. Taban suyu yüksek, asitli topraklardan hoşlanmakta olup, tuzluluğa dayanması ortadır.
Ayçiçeğinin çimlenmesi için en az toprak sıcaklığı 8-10 °C olmalıdır. Bu nedenle ülkemizde genelde Mart sonu - Mayıs ortası arasında ekimi yapılmaktadır. Ancak Ege, Çukurova ve Güneydoğu Anadolu Bölgelerinde Haziran ayında ikinci ürün ekimleri de mevcuttur. Ayçiçeği soğuğa dayanıklı olup, genelde ilk donlardan 4-6 yapraklı devreye kadar zarar görmez. Ancak ısının -4 °C nin altına düşmesiyle oluşan dondan oldukça fazla etkilenir. Bu nedenle ayçiçeğinin erken ekilmesinde çok fazla bir problem olmayıp, erken ekimlerde tane doldurma periyodu daha serin devreye gelmesi nedeniyle, verim önemli ölçüde artmaktadır.