A batata (Solanum tuberosum L.) é nativa da América do Sul, da Cordilheira dos Andes, e foi consumida por populações nativas em tempos remontos há mais de 8.000 anos, estando adaptada aos dias curtos da região. Sua introdução na Europa, por volta de 1570, fez com que a espécie fosse selecionada para tuberização em dias longos. Por volta de 1620, foi levada da Europa para a América do Norte, onde se tornou alimento popular. A partir de então, espalhou-se para muitos outros países.

Existem controvérsias sobre a origem da batata. Entretanto, há fortes evidências que seja nativa de duas áreas da América do Sul, onde biótipos silvestres ainda existem: uma que envolve as terras altas da Cordilheira dos Andes, que vão do Peru ao Norte da Argentina, e outra que envolve as terras baixas do Centro-sul do Chile.

A hipótese de que a batata "europeia" tivesse origem de diferentes espécies silvestres andinas ou do "complexo" Solanum brevicaule, um grupo de genótipos tuberíferos morfologicamente similares distribuídos desde a região Central do Peru ao Norte da Argentina, perdurou por muitos anos. Entretanto, estudos recentes envolvendo marcadores moleculares em centenas de espécies silvestres e cultivares indicaram que todas as cultivares antigas se originaram de um único ancestral do componente "Norte" do complexo de S. brevicaule proveniente do Peru. Por outro lado, os mesmos estudos, feitos com amostras herbarizadas, indicaram que todas as cultivares modernas de batata se originaram de "landraces" chilenas, e não de genótipos peruanos. A princípio, a hipótese prevalecente indicava que os genótipos andinos predominaram nos anos 1700 e 1800 até que fossem eliminados pela epidemia da doença requeima (Phytophthora infestans), na Europa, na metade do século XIX. Estes mesmos estudos moleculares indicaram, porém, que a batata andina predominou nos anos 1700 até 1892, muitos anos após a epidemia de requeima, enquanto a batata chilena apareceu inicialmente em 1822 e passou a predominar antes mesmo da referida epidemia.

A batata é uma dicotiledônea da família Solanaceae pertencente ao gênero Solanum, que contém mais de 2000 espécies. Destas, cerca de 160 produzem tubérculos. Entretanto, apenas cerca de 20 espécies de batata são cultivadas. Existem muitas espécies que são silvestres e de grande importância nos programas de melhoramento.
A posição sistemática da batateira cultivada é a seguinte:

      Divisão: Angiospermae;
      Classe: Dicotyledonae;
      Ordem: Gentianalis;
      Família: Solanaceae;
      Gênero: Solanum Lineais;
      Subgênero: Solanum;
      Seção: Petota;
      Série: tuberosa.

Trata-se de uma espécie herbácea, anual. Os tubérculos são porções de caules subterrâneos transformados.

A espécie S. tuberosum ssp. tuberosum é uma espécie autotetraploide (2n = 4x = 48 cromossomos), com herança tetrassômica multialélica.

A flor da batata possui aproximadamente de 3 a 4 cm de diâmetro e cinco pétalas em forma de estrela e a corola gamopétala. A coloração varia de branca a rosa, vermelha, azul e roxa. Normalmente, ocorrem cinco anteras com 7mm a 9 mm de comprimento circundando o pistilo. As inflorescências apresentam geralmente mais de 10 flores. O gineceu é formado por dois carpelos fechados. O androceu e o gineceu amadurecem ao mesmo tempo, facilitando a autofecundação, que ocorre na maioria das cultivares. Em algumas cultivares, os botões florais caem antes da polinização; em outras, há florescimento; porém, o seu pólen estéril não permite a autofecundação.

Os frutos são biloculares do tipo baga, de cor verde, normalmente medindo de 2 cm a 3 cm de diâmetro, contendo de 40 a 240 sementes por fruto.
Muito embora algumas cultivares floresçam e produzam sementes, a batata cultivada é propagada vegetativamente por meio de tubérculos (clones). A propagação clonal possibilita que o vigor híbrido (heterose) obtido a partir de cruzamentos seja mantido em sucessivas gerações.

O caule aéreo da batata é normalmente oco na sua parte superior. Tem secção circular, quadrangular ou triangular, podendo apresentar asas, que são lisas ou onduladas. Quando o caule cresce diretamente do tubérculo-mãe ou próximo dele, é chamado de "rama", que pode ou não se ramificar.

As folhas são compostas, sendo formadas por um pecíolo com folíolo terminal, por folíolos laterais e, às vezes, por folíolos secundários e terciários. Dependendo da cultivar, as folhas têm tamanho, pilosidade e tonalidade de verde diferentes.

O sistema radicular da planta é relativamente superficial, com a quase totalidade das raízes permanecendo a uma profundidade não superior a 40-50 cm. Entretanto, em solos argilosos férteis e sem camadas de obstrução, podem alcançar até 1,0 m de profundidade. Quando o plantio é feito com batata-semente, as plantas desenvolvem raízes adventícias nos nós do caule subterrâneo, facilmente visíveis nas brotações dos tubérculos. Quando a semente verdadeira (semente-botânica) é semeada, ocorre emissão de uma raiz pivotante com raízes laterais.

Os tubérculos são caules adaptados para reserva de alimentos e também para reprodução, formando, como resultado, o engrossamento da extremidade dos estolões, que são caules modificados, subterrâneos, semelhantes a raízes. Na superfície dos tubérculos, as estruturas mais evidentes são os olhos, cada um contendo mais de uma gema, e as lenticelas.

Quando o tubérculo é cortado longitudinalmente, podem ser observados a periderme (película), o córtex, o anel vascular, a medula externa e a medula interna; esta mais clara, que tem comunicação com os olhos (gemas). A pele ou película da batata, formada de cinco a 15 camadas de células, é praticamente impermeável a líquidos e gases, protegendo o tecido contra o ataque de pragas e doenças. Quando a colheita é precoce e o tubérculo ainda não está maduro, a película se solta com facilidade, favorecendo a deterioração do tubérculo pela entrada de patógenos e perda de umidade.

As lenticelas, que são pequenos sistemas de comunicação entre a parte interna do tubérculo e o exterior, são estruturas importantes para a respiração. Tubérculos produzidos em solos muito úmidos apresentam a lenticelose, que consiste em lenticelas abertas e de tamanho aumentado, provocado por uma reação dos tecidos para compensar a baixa disponibilidade de oxigênio. A lenticelose favorece a entrada de micro-organismos fitopatogênicos nos tubérculos.

O ciclo fenológico da batateira pode ser dividido em cinco fases:

      I - Brotação à pré-emergência: quando as condições ambientais são ideais a esta fase, e se estende por três a seis dias. Nesta fase, os brotos se desenvolvem a partir do tubérculo-semente e começam a emergir do solo, enquanto as raízes começam a se desenvolver.
      II - Crescimento vegetativo: esta fase se estende por 15 a 30 dias, dependendo da cultivar e das condições ambientais. A parte aérea é formada, enquanto as raízes e estolões se desenvolvem a partir das gemas subterrâneas.
      III - Início da tuberização: esta fase se estende por 10 a 15 dias. Inicia-se a formação dos tubérculos nas extremidades dos estolões, como resultado do armazenamento dos fotoassimilados na forma de amido.
      IV - Crescimento dos tubérculos: o desenvolvimento da folhagem é finalizado enquanto grande quantidade de amido é armazenado rapidamente, aumentando o tamanho dos tubérculos.
      V - Maturação: neste momento, todos os fotoassimilados são direcionados aos tubérculos, e a matéria seca acumulada atinge o nível máximo, as hastes tendem a prostrar, e as folhas se tornam amareladas, até o secamento total da parte aérea, enquanto a película dos tubérculos se torna mais firme.