Сахарная свекла — перекрестноопыляющееся растение. Этому способствует открытое цветение. Однако у нее благодаря особенностям строения цветка (короткие тычиночные нити, остающиеся внутри цветка, пыльники, находящиеся под пестиком и осыпающие пыльцу внутрь цветка) возможна автогамия. Кроме того, свекла опыляется и гейтеногамно (опыление между цветками одного растения). Однако скорость роста пыльцевых трубок при автогамии и гейтеногамии оказывается намного меньше, чем при ксеногамии (перекрестном опылении).

Пыльцевые зерна, попав на созревшее рыльце, вскоре прорастают. Через 2—3 ч на рыльце хорошо просматриваются развитые пыльцевые трубки. Н. Э. Зайковская отмечает, что двойное оплодотворение наступает в обычных условиях через 3—8 ч после начала цветения. Следует отметить, что у свеклы очень трудно наблюдать процесс двойного оплодотворения.

Опыление и оплодотворение у всех диплоидных форм свеклы протекают сходно, у односемянных форм они несколько замедлены. У растений, обладающих ЦМС, не замечается никаких отклонений по сравнению с исходными фертильными формами. У тетраплоидов все процессы протекают значительно медленнее и оплодотворение наступает в конце первого дня или на второй день после начала цветения.

От начала цветения до окончательного формирования нового семени проходит 24—26 дней.