肥料是向日葵的主要营养来源，合理施肥是向日葵高产的关键。施肥要根据需肥规律进行，具体方法如下。
一、基肥
有机肥为主要成分与化肥相结合。受精时期和方法。秋施基肥结合翻耕比春施更有利于保肥和提高出苗率。施肥方法，结合机械作业，采用铺、耙、耕。马拉的农具，在犁沟里施肥，然后联合起垄。肥料用量。每亩有机肥1000-2000公斤，化肥5-8公斤，氮肥5-8公斤，五氧化二磷(p2o 5)4-5公斤。钾肥可以根据测土得出的土壤含钾量来控制。如果达到正常标准，不必施钾肥，如果达不到正常标准，每亩可施硫酸钾3-4公斤。
二、种子肥料
种肥主要是施磷，达到壮苗的目的。如碳酸氢铵或普通过磷酸钙加少量尿素也可作为种肥。种子肥料的使用。结合播种，在种子下2-3厘米或种子旁2-3厘米施有机肥和化肥。
三、顶肥
向日葵出苗后施用的肥料称为追肥。向日葵是一种需要大量肥料的作物。仅有基肥和口服肥料不能完全满足向日葵现蕾期和生长后期的营养生长和生殖生长，进而对养分的需求。尤其是夏向日葵，在底肥不足或不施的情况下，追肥更为重要。追肥以氮肥为主，配以一定量的钾肥。肥料种类有硝酸铵、尿素、碳酸氢铵、氯化钾等肥料，还有腐熟的人类粪便、草木灰等速效肥料。一般在距离向日葵根部10 ~ 15厘米处挖一个小坑，然后覆土。施肥深度取决于追肥类型和土壤湿度。碳酸氢铵、氨水等易挥发的肥料要深施，土壤干燥时也要深施，使肥料与湿润的土壤接触，便于及时发挥肥效。如采用中耕早追肥时，可与第一次中耕结合使用，耕深8 ~ 10 cm，必须离苗15 cm左右。追肥后期可结合下一次中耕，行间追肥，耕深仍为8 ~ 10 cm。总之追肥的时候要注意深度，要施到湿润的土层，但是不要因为施的深而损伤植物的根系，注意不要让肥料离植物太近，烧伤根系。
四、在叶子上喷洒肥料。
向日葵现蕾期喷施0.005%锌、铜、锰、钼溶液，可增加种子含油量，降低空秕率，提高种子饱满度。用0.1%尿素溶液叶面喷施肥料可明显提高产量。向日葵开花时喷施1: 3: 3的氮、磷、钾溶液，可以大大提高产量，增加含油量。
种肥：在种子发芽后3-5天，洒于盆土表面。
追肥：主要集中在向日葵现蕾到开花这一时期，以氮肥为主、钾肥为辅。
叶肥：在现蕾期后喷洒锌、铜和锰等溶液。