Луковица у него одиночная, ложная, продолговато-яйцевидная, длиной 2–3 см, сидящая на коротком, почти вертикальном корневище. Наружные чешуи кожистые, коричневые. Стебель прямостоячий, высокий — от 60 до 150 см, толщиной 6–13 мм. Листья (от 6 до 14–16 шт.) плоские, широколинейные, длиной 15–40 см, шириной 1–2 см. Соцветие — густой шаровидный многоцветковый зонтик диаметром 30–45 см. Размножается лук косой семенами, и в первый год надземная часть и корни растут слабо и очень медленно. Всходы — петельки, как у всех луков.
К концу вегетации образуются 2–3 нитевидных листочка высотой до 15 см, луковичка высотой 2–3 см, диаметром 0,5 см и 3–4 слабоветвящихся корешка. На второй год число листьев увеличивается до 5–7 шт., они плоские, до 40 см длиной; диаметр луковицы достигает 1,5–2 см. На третий год образуется стрелка, и растения зацветают. С 3–4-летнего возраста луковицы начинают делиться. Луковица лука косого двухосная, т. е. она имеет одновременно живые однолетние и двухлетние органы. Замещающая луковица сложена листовыми влагалищами, а снаружи покрыта живыми влагалищами прошлого года. Коэффициент вегетативного размножения низкий, поэтому размножается лук косой семенами. Продолжительность его вегетации (от массового отрастания вегетативных побегов весной до созревания семян) в Нечернозёмной зоне 105–115 дней.
Отрастание начинается в конце апреля — начале мая, бутонизация — в начале июня, цветение — с середины июня. Продолжительность цветения соцветия около 8–12 дней. Семена созревают в начале августа и осыпаются. Интенсивный рост листьев происходит 20–35 дней — с мая до начала июня, а затем начинается их постепенное отмирание. Культивируемые растения мощнее, чем дикорастущие: высота у них, облиственность и размеры листьев, масса луковиц больше; количество цветков и семян увеличивается в 1,5–2 раза. Для срезки листья лука косого лучше использовать с 3–4-летнего возраста. Срезку можно начинать с конца мая — начала июня, но использовать тот лук надо, не рассчитывая на вторичное отрастание.
Посев семян можно проводить ранней весной и осенью — под зиму. Можно выращивать и в простейших плёночных сооружениях, тогда зелень появляется на 2–3 недели раньше. Лучше выращивать его из рассады. Сеют на солнечных светлых участках небольшой площади с междурядьями 30–40 см, чтобы использовать в качестве рассадника для пересадки однолетних растений в августе или весной следующего за посевом года. При посадке рассады — междурядья около 70 см. Уход обычный.
Полив нужен только в засушливое время. Осенью междурядья рыхлят глубоко — на 12–15 см. Весной, как только позволит почва, проводят подкормку полным минеральным удобрением. На одном месте лук косой хорошо растёт в течение 4–5 (до 6) лет. Затем его следует пересадить, одновременно поделив кусты на отдельные луковицы.
