Подсолнечник предъявляет высокие требования к наличию в почве усвояемых форм питательных веществ. Вынос с 1 ц урожая – 4-6 кг азота, 2-5 кг фосфора, 10-12 кг калия, 1,7 кг магния и 3 кг серы, что в несколько раз выше, чем у зерновых культур. Из микроэлементов подсолнечнику необходимо значительное количество бора.

Азот поглощается от начала роста и развития. Он накапливается в листьях, стеблях и корзинках. При достаточном снабжении азотом образуется большая листовая поверхность, медленнее происходит старение листьев после цветения и накапливается больший резерв протеина, перемещающегося затем в семена. Несмотря на относительно высокий вынос азота из почвы следует вносить азота не более 50-80 кг/га. Более высокие дозы снижают устойчивость к полеганию, повышают риск поражения болезнями и задерживают созревание. На более тяжелых почвах следует внести полную дозу азота до посева. На более легких почвах дозы около 80  кг/га целесообразно дробить: 40 кг до посева и 40 кг при смыкании рядов.

Потребность подсолнечника в фосфоре относительно низкая, почти весь поглощенный фосфор выносится с поля в период созревания семян.

Потребность растений в калии высокая, он накапливается в начале в стеблях, а после цветения также в днище корзинок. Перемещение в семена незначительное, поэтому отличие от азота и фосфора, происходит возврат большого количества калия в почву с растительными остатками.

На среднеобеспеченных почвах фосфором и калием рекомендуются следующие дозы удобрений: фосфора - 70-80 кг, калия  – 160-200кг/га. Фосфорно-калийные удобрения следует внести осенью под зяблевую вспашку. Калийные удобрения должны быть в сульфатной форме, поскольку подсолнечник очень чувствителен к хлору. Азотные удобрения вносят под предпосевную обработку почвы.

Органические удобрения (навоз) лучше вносить под предшественник, так как органический азот медленно минерализуется. Под подсолнечник органические удобрения вносятся осенью под зяблевую вспашку (до 30 т/га хорошо перепревшего навоза). Внесение жидкого навоза до посева вызывает ухудшению структуры почвы, на которое подсолнечник очень чувствительно реагирует.