西瓜的種子由種皮和胚組成。種皮堅硬，其內有壹層膜狀的內種皮。胚由子葉和胚組成，子葉肥大，貯藏大量的養分。
西瓜的種子扁平，種子形狀呈寬卵圓形或矩形，具有喙和眼點。種皮表面平滑或有裂紋，有的具有黑色麻點或邊緣具黑斑，分為臍點部黑斑、縫合線黑斑和全部具褐色斑點。種皮的色澤變化很大，可分為白、黃褐、褐、深褐、黑、紅、淡綠等，不同品種的種皮色澤與深淺均有差異。
西瓜種子的大小差異懸殊。根據對國家西瓜甜瓜種質資源中期庫內800份西瓜種質的種子調查表明：大粒種子每粒重達200mg以上，而小粒種子只有10mg左右，其縱徑範圍為4.5～16.7mm，橫徑為2.7～12.0mm，厚度為1.6～3.6mm，種子千粒重多在20.0～200.0g之間。根據種子大小可將西瓜品種分為大籽型品種和小籽型品種。中國各地的傳統地方品種多數為大籽型品種，種子千粒重在77～105g之間；東亞生態地理型品種的種子多數為小籽品種，種子千粒重在33.5～55g之間；各地的籽瓜（打瓜）品種的種子最大，千粒重可達250g以上。
種胚的飽滿程度和種子內貯藏養分的多少與其種子發芽和幼苗初期生長密切相關。小籽型品種的種胚比率較高（55.5%～60.4%），大籽型品種種子的種皮較厚，種胚比率較低（40.9%～51.1%），但大籽種胚的絕對重量較高，因此，其種子的出苗率高、幼苗也較大而粗壯。