Atualmente, o girassol está entre as principais oleaginosas mais consumidas no mundo. Possui grande valor agronômico e tem se mostrado apto para a região do Cerrado com rendimentos elevados. Neste trabalho objetivou-se avaliar e caracterizar morfoagronomicamente genótipos de girassol (Helianthus annus L.) em ambientes de Cerrado do Distrito Federal visando explorar a variabilidade genética existente para subsidiar seleção de genótipos. Foram conduzidos três ensaios sendo o primeiro na área experimental da Embrapa Cerrados (CPAC), Planaltina- DF, estabelecida a 15⁰35’57” de latitude sul, 47⁰42’38” de longitude oeste e a altitude de 1.007 m.; o segundo, na Fazenda Sucupira da Embrapa Produtos e Mercado (SPM), no Recanto das Emas-DF, a 15⁰54’53” de latitude sul e 48⁰02’14” de longitude oeste, em uma altitude de 1.254 m, e o terceiro na Estação Ecológica da Universidade de Brasília, Fazenda Água Limpa (UnB), Vargem Bonita-DF a 15°56’00” de latitude sul e 47⁰55’00” de longitude oeste, em uma altitude de 1100 m. Foram avaliados 12 genótipos e verificados os caracteres: 1. Rendimento de grãos (kg ha-1); 2. Tamanho do capítulo (cm); 3. Peso de mil aquênios (g); 4. Altura de plantas (cm); 5. Dias para floração inicial (DFI). Os resultados obtidos foram submetidos a análises de variância e as médias agrupadas pelo teste de Scott-Knott a 1% de significância além das estimativas das variâncias genotípica, fenotípica e ambiental. Os coeficientes dos componentes principais foram obtidos pelos autovalores da matriz de correlação entre as medidas das variáveis morfoagronômicas realizadas por meio do programa estatístico computacional R (versão 3.2.2). Os altos valores de herdabilidade, coeficientes de variação genéticos e acurácia demonstram condições favoráveis à seleção dos materiais para as características agronômicas avaliadas, com exceção da característica tamanho de capítulo. Na análise multivariada (ACP), os caracteres peso de mil aquênios, dias para floração inicial e altura foram comuns a todos os ambientes no primeiro componente. Houve uma tendência de agrupamento dos genótipos da Embrapa BRS G43, BRS G44, BRS G45 e BRS G46, os quais possuem os mesmos parentais. Foi possível indicar o descarte da variável DFI em futuras análises deste grupo de genótipos no Cerrado do Distrito Federal.