向日葵是一种需肥较多的作物。花盘形成至开花期，是向日葵的需肥高峰。出苗至花盘形成期需磷较多，花盘形成至开花终期需氮较多，花盘形成至蜡熟期吸钾最多。因此向日葵施肥，前期以磷为主，中期以氮、钾为主，每生产100K葵花籽，需从土壤中吸收氮4.59-6K，磷2.6-3.04K，钾7.6-10.0K。磷、钾肥多作基肥或种肥施入，而氮肥作追肥或1/4作基肥，3/4作追肥。
施足基肥：种肥要用速效氮、磷、钾化肥。可直接选用齐华牌复合肥（13-22-11）20-25K，可穴施或条施于播种沟内，生产中切忌不可在添加尿素作种肥，否则会引起向日葵苗期生长过旺，造成田间郁蔽，通风差，很容易受到病害侵染。
适期追肥：追肥分苗期追肥和花期追肥。