早在18世纪末，英国生物学家达尔文就对这个现象产生过兴趣，并做了一些研究。他发现，种在屋子里的花草，茎叶也会朝着透光的窗子那边倾斜。他曾把花草幼苗的顶芽切去一小块，幼苗虽然还会朝上长，却不会弯向太阳了。于是他断定，在幼苗的顶端肯定有某种物质使幼苗倾向太阳。
后来，科学家们经过进一步研究，在植物顶端找到了一种能够刺激细胞生长的激素，叫做生长素。由此也初步揭开了向日葵向阳之谜。
原来，生长素主要在茎尖形成，并向基部运输。生长素的分布受到光的影响：向光的一侧生长素浓度低，背光的一侧浓度高。这样，向光的一侧生长区生长较慢，背光的一侧生长区生长较快，由此茎就产生了向光性弯曲。
近年来，随着科学技术水平的提高，科学家对向日葵向阳现象的解释做了新的补充。他们从向日葵的茎的生长区内发现了较高浓度的叶黄氧化素。这种物质与生长素相反，会抑制细胞伸长。科学实验表明：当光由一侧照射30分钟后，在向日葵幼苗生长区的两侧，其叶黄氧化素的浓度分布为：向光的一侧浓度高，背光的一侧浓度低。这正好与生长素的浓度分布规律相反。那么说来，向日葵的向阳性与叶黄氧化素也有很大的关系。也就是说，向日葵的向阳是生长素与叶黄氧化素共同作用的结果。