La patate douce est probablement originaire d'Amérique du Sud. Cette plante, inconnue à l'état sauvage, s'est diffusée depuis très longtemps dans toute les zones tropicales et subtropicales, aussi bien en Amérique et en Océanie qu'en Asie et en Afrique.

C'est une plante vivace à tiges rampantes pouvant atteindre jusqu'à 2,5 à 3 m de long. Les feuilles alternes sont entières, au pétiole relativement long et au limbe de forme variable à bord sinué ou denté ou bien lobées, formant 5 à 7 lobes aigus, à nervation palmée.
Les fleurs à corolle soudée, de couleur violette ou blanche, sont très semblables à celle du liseron qui appartient au même genre. Elle apparaissent à l'aisselle des feuilles, isolées ou groupées en cymes de quelques fleurs.
La fructification de cette plante est très rarement observée en culture.

Elle produit des tubercules de forme plus ou moins allongée, voire arrondie, à la peau fine. Suivant la variété, la couleur de la peau du tubercule va du blanc au jaune, à l'orange ou au violet. Le tubercule est très riche en amidon ; sa saveur sucrée et sa texture farineuse rappellent un peu celles de la châtaigne.