Nawożenie mineralne to klucz do uzyskania wysokich plonów. W przeciętnych warunkach glebowo-klimatycznych, przy nawożeniu wyłącznie organicznym, można osiągnąć nie więcej niż 15 do 20 t  bulw z hektara. Chcąc zebrać wyższe plony, trzeba zastosować nawożenie mineralne. Ziemniaki, dla uzyskania plonu 30 t/ha, muszą pobrać z gleby ok. 150 kg N, 45 kg P2O5, 230 kg K2O, 33 kg CaO, 18 kg MgO oraz niewielkie ilości mikroskładników. Dla wyższych, możliwych do osiągnięcia plonów, potrzeby nawozowe proporcjonalnie wzrastają.

Nawożenie azotowe ma największy wpływ na wysokość plonu, wielkość bulw oraz ich jakość. Wraz ze zwiększeniem jego dawki, rośnie plon ogólny, a jednocześnie wzrasta w nim udział bulw dużych. Reakcja odmian na zastosowany azot nie jest jednakowa.

Wysokich dawek, w przedziale 150–180 kg N/ha, wymagają odmiany jadalne: Felka, Lord, Gracja, Bartek, Cekin, Ibis, Wigry, Wiking, Zebra, Żagiel, Czapla, Elanda, Salto, Wolfram i Ursus oraz odmiany skrobiowe: Dorota, Gabi, Alicja, Pasat, Rumpel, Lawina, Bzura, Hinga, Jasia, Koga, Neptun, Rudawa, Ślęza i Umiak. Stosunkowo małymi potrzebami, na poziomie 90–120 kg N/ha, charakteryzują się odmiany jadalne: Andromeda, Aster, Bard, Bila, Oman, Triada, Niagara i Medea oraz skrobiowe: Grot, Gandawa i Sonda. Pozostałe odmiany krajowe wymagają nawożenia azotem w dawkach 120–150 kg N/ha. Odmiany zagraniczne potrzebują na ogół lepszych gleb i wysokiego pułapu nawożenia.

W przypadku odmian bardzo wczesnych i wczesnych cała dawka azotu powinna być zastosowana przed sadzeniem. Pod późniejsze odmiany ziemniaka jadalnego, oraz ziemniaki przemysłowe dawkę azotu należy dzielić. Przed sadzeniem trzeba stosować do 2/3 dawki azotu w formie mocznika, saletry amonowej lub saletrzaku. Drugą dawkę azotu należy wprowadzić przed ostatnim obredleniem. Można wtedy stosować wszystkie nawozy azotowe, poza siarczanem amonu, który powoduje bardzo silne zakwaszenie gleby. Stosowanie saletry wapniowej sprzyja natomiast gromadzeniu się w bulwach szkodliwych dla ludzi i zwierząt azotanów, oraz pogarsza walory smakowe, a także użytkowe ziemniaka. Ze względu na charakterystyczną dla mocznika zwłokę w rozpoczęciu działania, bardziej celowe wydaje się użycie szybko działającej saletry amonowej.