ลักษณะที่จะกล่าวต่อไปนี้ ส่วนใหญ่เป็นลักษณะของอ้อยปลูกดั้งเดิม ซึ่งมีถิ่นกำเนิดแถบหมู่เกาะนิวกินี และอ้อยลูกผสม (hybrid cane) ที่ได้ จากการผสมระหว่างอ้อยชนิดต่างๆ อ้อยได้ชื่อว่า "หญ้ายักษ์" (giant grass) ทั้งนี้เพราะมีลำต้นสูงใหญ่ อ้อยที่เก็บเกี่ยวเมื่ออายุ ๑๒ เดือนอาจมีลำต้นสูงประมาณ ๒-๓ เมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง ๒.๕-๕.๐ เซนติเมตรทั้งนี้ขึ้นอยู่กับพันธุ์ สภาพแวดล้อม และการปฏิบัติรักษาของชาวไร่ ลำต้นประกอบด้วยข้อและปล้องจำนวนมาก ทั้งข้อและปล้องรวมเรียกว่าจอยต์ (joint) ซึ่งอาจเรียกง่ายๆ ว่า "ปล้อง" อ้อยที่ตัดเมื่ออายุ ๑๒ เดือน จะมีปล้อง ๒๐-๓๐ ปล้อง ในระยะห่างปล้องอ้อยจะมีปล้องเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยประมาณเดือนละ ๓ ปล้อง แต่ละปล้องเมื่อโตเต็มที่จะยาวประมาณ ๑๐-๑๕ เซนติเมตร ความยาวของปล้องขึ้นอยู่กับพันธุ์และสภาพแวดล้อม โดยเฉพาะน้ำ ปล้องที่เกิดในช่วงที่มีน้ำพอเหมาะจะยาวกว่าปล้องที่เกิดในช่วงที่มีน้ำมากหรือน้อยเกินไป อย่างไรก็ดีแม้ว่าจะได้รับน้ำอย่างเหมาะสม ความยาวของปล้องก็จะแตกต่างกัน คือ ปล้องที่อยู่ตอนโคนต้นจะสั้นมาก และค่อยๆ ยาวขึ้น แล้วก็จะสั้นลงอีกเมื่อใกล้ยอด ลักษณะดังกล่าวปรากฏในอ้อยที่ไม่มีดอก ส่วนอ้อยที่มีดอกปล้องที่รองรับช่อดอกจะมีความยาวที่สุด แล้วลดลงตามลำดับ จนกระทั่งถึงส่วนที่ปล้องมีความยาวไล่เลี่ยกัน
รูปร่างของปล้อง (internode patterns) ปล้องมีรูปร่างแตกต่างกันตามชนิดและพันธุ์ เช่น เป็นรูปทรงกระบอก (cylindrical) มัดข้าวต้ม (tumescent) กลางคอด (bobbin-shaped) โคนใหญ่ (conoidal) โคนเล็ก (obconoidal) หรือโค้ง (curved) การจัดเรียงของปล้องอาจเป็นแนวเส้นตรงหรือซิกแซ็กก็ได้
สีของลำต้น (stalk color) สีของลำต้นแตกต่างกันตามพันธุ์และสภาพแวดล้อม โดยทั่วไปมีสีแตกต่างกันตั้งแต่สีเขียวอ่อนจนถึงสีม่วงแก่เกือบดำสีต่างๆ เหล่านั้นเกิดจากรงคสาร (pigments) ที่เป็นพื้นฐาน ๒ ชนิด คือ (ก) สีเขียวเกิดจากคลอโรฟิลล์ (chlorophyll) ซึ่งอยู่ในเนื้อเยื่อของลำต้น ในส่วนที่เรียกว่า เอพิเดอร์มีส (epidermis) และส่วนที่อยู่ถัดเข้าไป และ (ข) สีแดงเกิดจากแอนโทไซยานิน ปริมาณของรงคสารทั้ง ๒ ชนิดนี้มีมากน้อยแตกต่างกันไป พวกที่มีแอนโทไซยานินอยู่มากลำต้นก็จะออกสีแดง ในทำนองเดียวกันที่มีคลอโรฟิลล์อยู่มากก็จะเป็นสีออกเขียว นอกจากนี้ก็อาจมีรงคสารอื่นๆ ปนอยู่อีก เช่น รงคสารสีแดงปนเหลืองหรือส้ม ได้แก่ คาโรทินอยด์ (carotinoid) และรงคสารสีเหลือง ได้แก่ แซนโทฟิลล์ (xanthopyll) เป็นต้น
ส่วนประกอบของข้อและปล้อง ข้อและปล้องประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้
๑. ตา (bud หรือ eye) เกิดที่ข้อในบริเวณเกิดราก (root band) ปกติแต่ละข้อมีหนึ่งตาเกิดสลับกันคนละข้างของลำต้น ในบางกรณีบางข้ออาจไม่มีตา หรือมีมากกว่าหนึ่งตาก็ได้ ขนาด รูปร่างและลักษณะของตาขึ้นอยู่กับพันธุ์
๒. บริเวณเกิดราก (root band หรือ rootringหรือ root zone) คืออาณาเขตที่อยู่ระหว่างรอยกาบและวงเจริญ เป็นที่เกิดของปุ่มราก ความกว้างของบริเวณนี้ไม่ค่อยสม่ำเสมอ ด้านที่มีตามักจะกว้างกว่าด้านที่อยู่ตรงข้าม สี ความกว้างและปริมาณไข (wax) ที่เกาะตลอดจนระดับของบริเวณนี้เมื่อเปรียบเทียบกับส่วนของปล้องแตกต่างกันตามพันธุ์
๓. ปุ่มราก (root primordia หรือ root initials) เป็นจุดเล็กๆ ในบริเวณเกิดราก รากจะเจริญออกมาจากปุ่มเหล่านี้ ปุ่มรากที่อยู่ตอนบนมีขนาดเล็กกว่าตอนล่าง สี ขนาด จำนวนแถว และการจัดเรียงของปุ่มรากเป็นลักษณะประจำพันธุ์
๔. วงเจริญหรือวงแหวน (growth ring) คือ ส่วนที่มีลักษณะคล้ายวงแหวนเรียบที่อยู่เหนือบริเวณเกิดราก เป็นส่วนที่มีไขเกาะน้อยมาก มีสีแตกต่างกันตามพันธุ์ การที่เรียกวงเจริญก็เพราะส่วนนี้จะเจริญเติบโตอย่างเห็นได้ชัดในอ้อยที่ล้ม ส่วนของวงเจริญด้านล่างจะยืดตัวมากกว่า ทำให้ลำต้นตั้งขึ้น วงเจริญอยู่ตรงกับตาอาจโค้งขึ้นเหนือตาหรือผ่านไปทางด้านหลังตาก็ได้ ซึ่งเป็นลักษณะประจำพันธุ์เช่นกัน
๕. รอยกาบ (leaf scar หรือ sheath scar)เป็นรอยที่เกิดขึ้นหลังจากกาบใบหลุดแล้ว การหลุดยากหรือง่ายของกาบใบเป็นลักษณะประจำพันธุ์ นอกจากนี้ลักษณะบางอย่าง เช่น ความลาดเท และความยื่นตรงใต้ตาก็เป็นลักษณะประจำพันธุ์เช่นเดียวกัน
๖.วงไข (wax ring) คือ ส่วนของปล้องที่มีไขเกาะมากกว่าส่วนอื่นๆ มีลักษณะเป็นวงแหวนอยู่ใต้รอยกาบ ส่วนนี้อาจจะคอดหรือเสมอกับลำต้นซึ่งเป็นลักษณะประจำพันธุ์
๗. รอยแตกตื้น หรือ รอยแตกลายงา (corky cracks) คือรอยแตกเล็กๆ ที่ผิวหรือเปลือกของลำต้นตามความยาวของปล้อง ลักษณะและปริมาณของรอยแตกขึ้นอยู่กับพันธุ์และสภาพแวดล้อม
๘. รอยแตกลึก (growth crack หรือ rind crack) เป็นรอยแตกขนาดใหญ่ เกิดตามความยาวของลำต้นลึกเข้าไปในเนื้ออ้อย รอยแตกส่วนมากมักจะยาวตลอดปล้อง ปล้องละรอย และรอยดังกล่าวมักเกิดขึ้นในบางปล้องเท่านั้น การเกิดรอยแตกลึกขึ้นอยู่กับพันธุ์และสภาพแวดล้อม
๙. รอยตกสะเก็ด (corky patch) เป็นรอยแตกตื้นๆ ที่ผิวคล้ายตกสะเก็ด จำนวนและลักษณะที่เกิด ขึ้นอยู่กับพันธุ์และสภาพแวดล้อมเช่นเดียวกัน
๑๐. ร่องตา (bud furrow หรือ bud groove) เป็นร่องที่เกิดขึ้นที่ปล้องซึ่งอยู่ตรงและเหนือตาขึ้นไปบางพันธุ์อาจไม่มี สำหรับพันธุ์ที่มีร่องนี้อาจยาว สั้นตื้น หรือลึกซึ่งเป็นลักษณะประจำพันธุ์
เมื่อตัดลำต้นออกตามขวางจะปรากฏส่วนที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ๓ ส่วน คือ ส่วนนอกสุดซึ่งมีความแข็งมาก เรียกว่า เปลือก (hard rind) ถัดเข้าไปซึ่งนิ่มกว่า เรียกว่า เนื้ออ้อย (flesh) ประกอบด้วยเซลล์ ที่ทำหน้าที่เก็บน้ำตาล (parenchyma หรือ storage cells) และไฟเบอร์ (fiber) ซึ่งส่วนหลังนี้จะเห็นได้ชัดเมื่อฝนรอยตัด จากการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ ปรากฏว่าส่วนที่เป็นเปลือกประกอบด้วยเซลล์ผิวหนา ซึ่งมีลิกนิน (lignin) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญ เปลือกทำหน้าที่ให้ลำต้นแข็งแรงและป้องกันส่วนที่อยู่ภายในลำต้น ส่วนที่เป็นไฟเบอร์นั้นความจริงก็คือท่อน้ำ ท่ออาหารนั่นเอง ในลำต้นหนึ่งๆ มีท่อดังกล่าวอยู่ประมาณ ๑,๒๐๐ ท่อความหนาแน่นของไฟเบอร์มีมากที่บริเวณใกล้เปลือกและมีน้อยลงเมื่อใกล้จุดกึ่งกลางของลำต้น ที่จุดกึ่งจุดกึ่งกลางมักจะมีไส้ (pith) รวมเป็นกลุ่มหรืออาจกระจายอยู่ทั่วไปซึ่งเป็นลักษณะประจำพันธุ์ ในส่วนที่เป็นปล้อง ท่อน้ำ ท่ออาหารจะขนานกันไป แต่ที่ข้อจะแยกตัวออก บางส่วนไปสู่ปล้องที่อยู่ถัดขึ้นไปบางส่วนแยกสู่กาบใบ ปุ่มราก หรือตา เป็นต้น
ส่วนที่นิ่มซึ่งอยู่รอบๆ ไฟเบอร์ คือ เซลล์ซึ่งทำหน้าที่เก็บน้ำตาลนั่นเอง เมื่ออ้อยถูกบีบด้วยลูกหีบเซลล์เหล่านี้จะแตกปล่อยน้ำตาลที่อยู่ภายในออกมา ความแข็งหรือความนิ่มของเนื้ออ้อยก็ขึ้นอยู่กับปริมาณและคุณภาพของไฟเบอร์ ซึ่งขึ้นอยู่กับพันธุ์ และสภาพแวดล้อม พวกอ้อยเคี้ยวลำใหญ่นิ่ม เช่น อ้อยสิงคโปร์และมอริเชียสมีไฟเบอร์น้อยกว่าร้อยละ ๑๐ ส่วนพวกลำเล็กและแข็ง เช่น พันธุ์ซีโอ ๒๘๑ (Co 281) อาจถึงร้อยละ ๑๗ เป็นต้น
