当归是一种一次开花植物,通常在正常栽培条件下,第三年进入抽薹开花期。植株在返青后约半个月,生长点开始由营养生长转入生殖生长,形成生殖生长点。随着花序原基的伸长,每个原基的先端逐渐加宽并产生多个小的突起,形成小序原基。小序原基的伸长构成复伞形花序的雏形。同时,基茎膨大并增长,形成节间,构成茎的雏形。小序原基的顶部加宽后,产生一些小的突起,形成花原基,最终发育成花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊。此时,茎节进入伸长期,节间迅速增长并伸出地面,进入抽薹期,通常在6至7月开花,7至8月结实。
当归的雄蕊由花丝和花药两部分组成。当雄蕊发育到一定时期后,花药内的花粉囊产生大量花粉粒,成熟的花粉粒内产生精子。雌蕊由柱头、花柱和子房三部分组成,子房下位,具有两个室,内含胚珠。当子房和花药发育成熟时,花丝迅速伸长,花药伸出花外,散出花粉粒。一部分花粉落在同花柱头上,发生自花授粉,另一部分则落在同株或异株的其他小花上,产生异花授粉。6至7月是开花授粉的盛期。开花受精过程中,晴朗微风的天气和70至80%的相对湿度是必要的。过高的温度或过低的湿度会导致雌雄蕊的生理干旱,降低受精能力,进而影响结实率。此外,开花时遇雨,花粉粒可能吸水过多而破裂,或随雨水进入地面,也会影响受精,降低结实率。
当归在开花授粉后,受精的胚珠发育成种子,而受精不良或营养不足的胚珠则会萎缩成秕粒。随后,当归种子中的干物质开始大量积累,通常在8月中下旬果实成熟,形成宽卵圆形的双悬果。