植物在長期系統發育的過程，由于環境變遷，引起器官形成某些特殊適應，以致形態結構發生改變，叫做變態。莖的變態，有兩種發展趨向。變態部分，有的特別發達，有的卻格外退化。不過無論發達或退化，變態部分都保存莖特有的形態特征。變態莖可分為兩大類型：

地下變態莖：變態莖生長在地下，總稱地下莖，共有4種類型：

根狀莖，象根一樣橫臥在地下。蓮的地下莖又稱藕，節特別細，節間粗大，可供食用。狗牙根、白茅是常見的田間雜草，根狀莖繁殖力很強。

塊莖，頂部肥大，有發達的薄壁組織，貯藏豐富的營養物質，如馬鈴薯塊莖具螺旋排列的腋芽；菊芋（洋姜）、半夏、甘露子（草石蠶）等都有塊莖。

球莖，變態部分膨大成球形、扁圓形或長圓形，有明顯的節和節間，有較大的頂芽；荸薺、慈菇、芋的變態莖都是球莖。

鱗莖，變態莖極短，呈盤狀，其上著生肥厚的鱗片狀鱗片葉，營養物質貯藏在鱗片葉里，如洋蔥、水仙。

蓮的變態莖是根狀莖	馬鈴薯（陽芋、土豆）的變態莖是塊莖
荸薺的變態莖是球莖	洋蔥的變態莖是鱗莖

地上變態莖：地上的變態莖，多是莖的分枝的變態。有4種類型：

卷須，是地上枝的變態，多見于藤本植物，纏繞于支柱物上，牽引植物向上攀援生長。

莖刺，是分枝或芽的變態，其中的維管組織相聯，所以與皮刺不同，如皂莢。

葉狀莖，是莖扁化成葉狀，但有明顯的節和節間，葉片退化，如竹節蓼、假葉樹、天門冬等。

肉質莖，綠色，肥大多漿液，薄壁組織特別發達，適于貯藏水分，并進行光合作用。葉片高度退化或成刺狀，借以降低蒸騰作用，所以適于生長在干旱地區，如仙人掌。