本格的に導入されたのは明治維新後で、北海道の開拓に利用された。アメリカ合衆国でウィリアム・スミス・クラークに学び、後に「いも判官」と呼ばれた、初代根室県令湯地定基により普及した。川田龍吉男爵はアメリカからアイリッシュ・コブラーという品種を導入し、自身の農場で栽培をして普及させた。この品種は川田の爵位に因み「男爵いも」と呼ばれることになった。明治期の当初は西洋料理の素材としての需要であったが、洋食の普及とともに、徐々に肉じゃがなど、日本の家庭料理にも取り入れられるようになっていった。
植物としての形態・生態

多年草[16]。直立する地上茎は50センチメートル から1メートル 程度の高さにまで生長する。葉は奇数羽状複葉。葉の付け根から花茎が長く伸び、先端に多数の花をつける。花は星形で黄色い花心と5枚の花弁を持ち、色は品種によって異なり白から紫と様々である[39]。花の構造はナス科のトマトやナスと酷似している[39]。受粉能力は低いが、品種や条件によっては受粉してミニトマトに似た小型の果実をつける。果実は熟するに従い緑色から黄色、さらに赤色へと変化するが、落果しやすく完熟に至るものは極希である。果実の中には種子（真正種子とよばれる）があり、これを発芽させて生長させることも可能である[40]。ジャガイモの交配及び品種改良はこの種子を利用して行われるが、種芋から育たないため、生長しても全体的に小柄である。これを親株と同様の大きさ程度にまで育てるには3年（3代）程度かかるため、草本性植物としては交配に時間のかかる植物といえる。また、ジャガイモの品種改良は、種子を採って芒種からの栽培を利用する方法もあるが、種子1粒ごとに遺伝的な性質が異なり、品質を揃えることが困難なことから、一般には芋を植えて性質が同じ品種を増やす方法がとられる[40]。

晩春の花が咲き始めるころに、土中では新しい芋ができ始める[41]。芋は根のように土中の水分や養分を吸収する機能はなく、地下にある茎が肥大したもので塊茎ともいい、日中に葉で光合成された養分が、夜になって地下の茎に蓄えられてできたものである[40]。塊茎は、地中に埋められた種芋の上から伸びた茎の第6 - 8節から発生した匍匐（ほふく）分枝した茎（ストロン）の先が、次第に肥大して芋になる[42][39]。昼夜の気温差が大きいほど、養分の移行がスムーズになり、芋のデンプン量が多くなる[40]。塊茎の肥大は、昼温約20度、夜温10 - 14度が適温であり、20度を超えると塊茎は形成されにくくなる[42]。

地上部

花

果実

地下部、根の中央にある親芋（種芋）とその周囲に新しくできたた子芋

毒性光に当たって緑色に変色したジャガイモは、ソラニンなどの有毒なアルカロイドを多く含む。

ジャガイモは、ポテトグリコアルカロイド (Potato Glycoalkaloids; PGA) として総称されるソラニンやチャコニン（カコニン、英: α-chaconine）、ソラマリン、コマソニン、デミツシンと有毒なアルカロイド配糖体を含む。これらはジャガイモ全体に含まれるが、品種や大きさによりばらつきがあり[43][44]、特に緑色になった皮の部分や芽、果実に多く含まれる[27]。毒性が強いため、葉及び塊茎（芋）を除いた茎は食用にならない。また、果実は、芽ほどではないにせよ、塊茎と比べPGAの含有量が高いため、食用に向かない[45]。例外的に塊茎（芋）の部分にはPGAは含まれていないことが多いが、原種ならびに一部の品種には芋にもPGAが含まれているものがあり、これらは食用とされない。

食べる際には芽や緑色を帯びた皮は取り除き、長期保存された芋では、皮を厚く剥いて調理した方がよい[46][47]。