向日葵病虫害发生率较低，主要病害为白粉病、黑斑病、细菌性叶斑病、锈病（盛行于高湿期）和茎腐病。白粉病发病时叶片开始生白色圆形粉状斑，扩大后连成一片，以后白粉层上又生褐色小点，植株生长停止。黑斑病发病时，叶片生大小不一的深褐色或浅黄色病斑，后发展成褐色斑，病斑相连成大斑块，使叶片变黑枯死。可以通过对基质的消毒、合理浇水、增加空气流通、间歇喷洒保护性杀菌剂等方法进行预防。感病后，清除病叶和残株，集中烧毁；发病初期可以用斑立净1+1均匀喷雾或者枯萎必治1+1均匀喷雾，或者是辛菌嘧菌酯、苯甲丙环唑、白粉1+1等。
危害向日葵的害虫有蚜虫、盲蝽、红蜘蛛、金龟子、地老虎、草地螟、向日葵螟等。防治方法包括秋翻冬灌可将大批越冬茧翻压入土，减少越冬虫量；可用粉蓟灭、40%氧化乐果等进行均匀喷雾。向日葵螟虫是近年来为害向日葵较严重的害虫之一，一般老熟幼虫做茧在土中越冬，造成向日葵减产，甚至绝收。地下害虫可用氧化乐果配制毒饵除治。草地螟、金龟子危害茎叶，可喷氟矽酸钠。若危害种仁可在管状花序凋谢时用氧化乐果喷花盘。
菌核病可以采用拌种、灌根、土壤处理及化学药剂防治。霜霉病可以采用种子重量的0.5%~1%瑞毒铜（或瑞毒铝铜）拌种防治。棉铃虫、葵奏花螟、金龟子、胡蜂等害虫，可选用高效氯菊酯类农药防治，严禁在花期用药，以免杀死蜜蜂造成授粉不良，影响产量。