种植西瓜主要施氮肥、磷肥、钾肥、有机肥和硫酸钾复合肥，应避免使用含氯肥料，以免影响西瓜口感和品质。基肥应选择高氮高钾纯硫酸钾复合肥45%(18-5-22)，每亩施60~100斤，并辅以2000~3000公斤的农家有机肥。施肥时需控制氮肥用量，防止植株徒长，减少结果，降低果实品质。若土壤缺磷，可适量增施磷肥，增施钾肥则可提高果实品质、增强植株抗病性并增加产量。
种植前在土壤中拌入腐熟农家肥，能加速发芽。幼苗生长期可施入速效肥，促进幼苗生长。西瓜藤蔓长长时，需施尿素、钙肥等，果期则可施入农家肥及复合肥，以提高糖分和口感。西瓜在不同生长期对养分的需求不同：种植前需施足基肥；苗期轻施氮肥，促进发棵；伸蔓期应控氮追施磷钾肥；坐瓜后以氮肥和增糖分的钾肥为主。
