Для формирования 1 т хлопка-сырца и соответствующего количества семян растениям необходимо 40-60 кг азота, 14-16 кг фосфора и 40-50 кг калия.
Кроме того, из почвы отчуждаются также кальций, магний, сера, железо, медь, бор, марганец, кобальт и т. д.. В процессе роста и развития растений меняется потребность в питательных веществах и их соотношении. При прорастании семян, формировании первых листьев и корневой системы растениям необходимы все элементы питания, особенно фосфор и азот. В фазе бутонизации больше потребность в азоте и калии, а значение фосфора уменьшается. Во время массового цветения и плодообразования, которое совпадает с наиболее интенсивным ростом растений, снова возрастает роль азота и калия. В качестве органических удобрений под хлопчатник можно вносить навоз, различные компосты, сидераты и т. д. Если он идет после люцерны, то в течение 2-3 лет навоз не вносится, а только минеральные удобрения (в основном фосфорно-калийные). В дальнейшем дозы азота увеличиваются. При совместном внесении органических и минеральных удобрений за счет усиления микробиологических процессов в почве эффективность их резко повышается.
Основное удобрение обычно применяется под глубокую зяблевую вспашку. Хорошие результаты обеспечивает запашка пожнивных сидератов. Урожайность хлопчатника при этом повышается на 0,4-0,7 т/га. Азотные удобрения целесообразно вносить дробно: 25% общей дозы перед посевом и 75% при посеве и в подкормки. Фосфорные удобрения как менее подвижные следует вносить из такого расчета: 70% дозы под глубокую зябь, а 30% при посеве и в подкормки. Калийные удобрения могут вноситься в один прием или в два (50% под вспашку и 50% в фазе бутонизации). Большой эффект дает припосевное внесение фосфорных и азотных удобрений (по 25 кг/га). Хорошо отзывается хлопчатник и на микроудобрения (магниевые, марганцевые, борные и др.). Особенно эффективно опудривание семян марганцем.