Антони ван Дейк поворачивается, чтобы встретить взгляд зрителя, его правая рука нежно касается лепестков большого желтого подсолнечника, в то время как левая рука держит золотую цепь, перекинутую через плечо. Он стоит на улице, окруженный яркими облаками и живым небом, его розовое пальто ловит свет, который также освещает края подсолнечника. Цепь, которую он демонстрирует, была подарком от Карла I, чье изображение находится на медали, сейчас скрытой под рукавом, что подчеркивает роль ван Дейка как придворного художника в Англии.

Эта картина была написана после прибытия ван Дейка в английский двор, Автопортрет с подсолнечником относится к его позднему английскому периоду, когда его стиль портрета стал особенно влиятельным. Подсолнечник, цепь и прямой взгляд ван Дейка вместе сигнализируют о его статусе и отношениях с королевским покровительством, тема, которая выделяет его работы в барочной художественной традиции.