Ziemniak może również rozmnażać się płciowo. Po zapyleniu kwiatów mogą powstać owoce zawierające nasiona botaniczne, nazywane prawdziwymi nasionami ziemniaka (ang. true potato seed, TPS). Rośliny wyrosłe z takich nasion są zróżnicowane genetycznie i nie muszą zachowywać cech odmiany rodzicielskiej. Hodowcy wykorzystują krzyżowanie i rozmnażanie płciowe do uzyskiwania nowej zmienności genetycznej, z której wybierają rośliny o pożądanych cechach. Wybrane genotypy rozmnaża się następnie klonalnie.
Fizjologia Proces tworzenia bulw (tuberyzacja) regulowany jest przez fotoperiod oraz temperaturę. Czynniki te wpływają na inicjację procesu, a także na dystrybucję suchej masy i liczbę powstających bulw. Do tuberyzacji dochodzi w warunkach dnia krótkiego lub spadku temperatury. Przy niskich temperaturach fotoperiod nie wpływa na tempo wzrostu bulw. Wysokie temperatury oraz długi dzień opóźniają wzrost bulw. Niektóre odmiany podgatunku andigena tworzą bulwy wyłącznie w warunkach dnia krótkiego, a kwiaty w warunkach dnia długiego.