Khi kết thúc thời kỳ sinh trưởng sẽ chuyển sang giai đoạn sinh thực (thời kỳ ra hoa). Mầm hoa được hình thành trên cùng của tên cây (điểm sinh trưởng) và phát triển thành hoa. Hoa mía được bao bọc bởi chiếc lá cuối cùng của bộ lá, gọi là lá cụt hoặc lá đòng. Khi hoa thoát ra ngoài, nó xòe ra như một bông cờ. Cấu tạo của bông hoa mía gồm trục chính và các nhánh cấp 1, cấp 2 … (còn gọi là gié cấp 1 và gié cấp 2 hoặc gié cái, gié con …) Trên những gié con có nhiều hoa mía nhỏ.
Mỗi hoa mía được bao bọc bởi 2 mảnh vỏ, được tạo thành bởi 2 lớp, màng trong và màng ngoài.
Hoa mía là loại hoa có cấu trúc đơn giản. Mỗi hoa bao gồm cả tính đực và tính cái (hoa lưỡng tính). Mỗi hoa có 3 nhị đực, 1 bầu noãn, và 2 đầu nhị cái. Khi hoa mía nở, các bao phấn của nhị đực tung phấn, nhờ gió mà các nhị cái tiếp nhận được các hạt phấn để tiến hành thụ tinh như các cây hòa thảo khác (lúa, ngô, …).
Mía chỉ ra hoa trong điều kiện ngày dài từ 12 – 12 giờ 30 phút, liên tục từ 24 – 50 ngày, ở thời kỳ có khả năng chuyển sang giai đoạn sinh thực (thành thực); ẩm độ đầy đủ, nhiệt độ tối thiểu là 18o
C.
Cường độ ra hoa giảm dần khi vĩ độ tăng từ 10o
– 30o – trên vĩ độ 30 thì mía không ra hoa. Người ta có thể điều khiển sự ra hoa bằng ánh sáng nhân tạo hoặc hóa chất. Có một số giống mía không ra hoa hoặc tỷ lệ hoa rất thấp.