从植株吸收氮、磷、钾的总量看，初花至盛花阶段为最多，盛花至成熟阶段次之，开花以前较少。从植株分别吸收氮、磷、钾的数量看，吸收氮素和钾素的数量都是前期少，以后逐渐增多；植株吸收磷的数量从出苗至成熟逐渐增加，以盛花至成熟最多。因品种类型、生产水平和栽培条件不同，对各种元素的吸收量也有一定差异。
根据芝麻需肥多、生育期较短的特点，施肥应重施基肥，一般每亩施优质有机肥1~1.5吨，视土壤情况配施氮5~6千克、磷4~5千克、钾5千克。由于芝麻是浅根系作物，基肥以浅施、集中施为宜。芝麻的追肥应坚持苗肥早施，花前重施，花期补施的原则。
芝麻是一种需肥较多的作物，据测定，每生产100千克芝麻籽粒需氮6.2~8.2千克、磷2.0~2.7千克、钾4.4~6.7千克。不同生育期对养分的吸收差别较大。芝麻的苗期吸收氮、磷、钾的数量分别占全生育吸收总量的12.3%、6.5%、11.2%，主要用于叶、茎和根的生长；芝麻在现蕾后到初花期，生长加快，但养分吸收增幅不大，氮、磷、钾吸收分别为吸收总量的17.5%、13.6%、17.0%；芝麻在进入盛花期，茎叶生长最快，并有大量蕾花和蒴果形成，氮、磷、钾吸收分别占43.9%、34.0%。
