据研究，芝麻对氮的需求是前期少，中后期多；对磷的需求是前期少，中期足，后期多；对钾的需求是两头少中间多，即芝麻6叶期至封顶期需钾量占全生育期需钾总量的95%。根据芝麻的需肥规律，在施肥的具体操作上要掌握以下环节。
首先要精细耕整土地，配方施足底肥。芝麻对土壤的要求虽然不甚严格，但由于芝麻种子籽粒小，根系下扎不深，必须要有精细耕整的土地，再配施足够的底肥才能获得高产。土壤应整得土泡草净、上虚下实才便于施肥。底肥要做到有机肥与无机肥相配合，单质肥料与多元肥料相配合。一是要施用腐熟的有机肥，每亩1500～2000公斤，最好施用合缘酵素菌生物有机复合肥40公斤，既能改良土壤，又可增强活化功能；或是每亩施用腐熟的饼肥30公斤，并配施高含量三元复合肥25公斤。但底肥中忌用新鲜的有机肥或单一的氮素化肥，一防肥料发酵时烧苗，二防旺长细苗。
其次要适量拌施种肥，及时供肥壮苗。芝麻种子自身养分含量有限，只有及时供肥才能培育壮苗。可每亩种子配施细土杂肥灰250公斤，或细饼肥5～8公斤，或尿素2公斤左右，要防止种肥过量烧苗。
第三因地因苗制宜，促苗平衡生长。对于土质较差、长势较弱的芝麻苗，宜追腐熟的人粪尿提苗，进入开花期后，应抡墒追施速效氮肥，每亩尿素5～7．5公斤，提倡条施，切忌撒施。对于长势较旺的芝麻苗，应控制追肥或喷施延缓型的植物生长调节剂，可选用缩节安或助壮素，每亩用缩节安1克或助壮素4毫升，对水15～20公斤。
第四利用长相优势，开展根外追肥。芝麻茎叶上毛茸较多，叶面积较大，根外追肥容易被粘附、吸收转化。因此，叶面喷肥是一种很好的补肥途径，一能增加蒴果数，二能增加粒重，三能提高种子出油率。追肥的种类，一可用2%～3%的过磷酸钙溶液，二可用1%～2%的尿素溶液，三可用0．2%的硼肥溶液，四可用惠满丰活性液肥500～800倍溶液，上述三种肥料均可与惠满丰活性液肥混合喷施。
