Люпин выносит из почвы большое количество питательных веществ (N_8,43P_1,99K_4,40 с 1 ц урожая и соответствующим количеством побочной продукции), поэтому для получения высоких и стабильных урожаев необходимо вносить определенное количество макро- и микроудобрений. Эффективность внесения фосфорно-калийных удобрений зависит от агрохимических свойств почв, доз внесения и их соотношения. Применение одних только фосфорных удобрений незначительно повышает урожайность зерна (около 10 %), На урожайность зерна больше всего влияет калий, особенно при применении его в сочетании с фосфором в соотношении 2:1.

При наличии в почве более 100 мг/кг Р₂О₅ и 150-200 мг/кг К₂О фосфорно-калийные удобрения оказывают слабое влияние на повышение урожайности, поэтому их внесение под люпин оказывается мало эффективным. Кроме того, люпин может использовать подвижные формы фосфора из горизонтов, недоступных для, например, гороха. Выделяя, через корневую систему больше экссудатов (органических кислот, углеводистых соединений), чем культуры нейтральных почв люпин способен использовать также недоступные для растений формы фосфора. На почвах с более низким содержанием этих элементов под зябь вносят 40-90 кг/га д.в. фосфора, 60-120 кг/га д.в. калия.

На дерново-подзолистых почвах положительное влияние на урожайность зерна люпина оказывают такие микроэлементы, как бор, молибден, цинк, кобальт. Внесение оксида магния в дозе 20 кг/га, 1 кг/га бора, 0,5-0,6 ц/га борно-датолитовой муки, использование молибденизированого или борного суперфосфата под люпин в значительной степени повышает урожайность семян и способствует более дружному созреванию посевов. Положительные результаты отмечены от предпосевной обработки семян молибденовокислым аммонием и сернокислым цинком в количестве 50 г д. в. каждого микроэлемента на 1 ц семян.

Характерной особенностью люпина, особенно желтого, является устойчивость к повышенной кислотности почвенного раствора, а при избытке в почве кальция ухудшается усвоение калия. Кроме того, у этой культуры после известкования снижается активность симбиоза. Поэтому на известкованных участках дозы внесения калия необходимо увеличить в 1,5-2 раза по сравнению с расчетными на планируемый урожай, а инокуляцию проводить более активными штаммами ризобий.

Азотные удобрения можно применять в небольших дозах под люпин, предназначенный для использования на зеленый корм и силос. Так называемые «стартовые» дозы азота в количестве 30-45 кг/га нужно применять под семенные посевы только на бедных песчаных почвах, а также при возделывании люпина в смеси со злаковыми культурами.