У соняшнику період засвоєння поживних речовин розтягнутий, тому він потребує їх значно більше (особливо калію) ніж зернові культури. Для одержання 1 ц насіння соняшник засвоює орієнтовно 5-7 кг азоту, 2,5-2,8 кг фосфору і 12-16 кг калію. Так, за урожайності 21 ц/га насіння, соняшник виносить з ґрунту 120 кг азоту, 45 кг фосфору і 235 кг калію.
Азот рівномірно засвоюється рослинами соняшнику впродовж вегетації. Починаючи з фази 3-4 пар листків і до фази цвітіння використовується 70-80% азоту. Особливо негативно позначається нестача азоту під час формування кошика. Надлишок азоту зменшує вміст олії, призводить до надмірного вегетативного росту.
Фосфор поглинається рослиною від сходів до цвітіння, нагромаджується до цвітіння в стеблі та листках, пізніше переміщується в кошики і в кінцевому результаті у сім'янки. 60-70% від всієї потреби у фосфорі рослини поглинають у період формування кошика - завершення цвітіння. Нестача фосфору негативно впливає на формування та налив сім'янок і обмежує продуктивність соняшника. Достатня кількість фосфору підвищує посухостійкість рослин та олійність насіння.
Калій підвищує посухостійкість рослин, допомагає утримати вологу і зменшує її випаровування. Він відіграє велику роль у регулюванні балансу вологи в рослині. Найбільше калію засвоюється у період від утворення кошика до достигання.
Враховуючи, що значна частина фосфору, внесеного в ґрунт з добривами, закріплюється ним і стає недоступною для рослин, а частину елементів живлення (фосфор, калій, азот) рослини поглинають безпосередньо з ґрунту, норму добрив і їх співвідношення для кожного поля уточнюють на основі рекомендацій, розроблених науковими установами.
На чорноземах, де високий вміст доступного калію в ґрунті, особливо ефективні азотні і фосфорні добрива - N45-60P45-60. На інших ґрунтах вносять повне добриво N45-90 P45-90 К45-90. Фосфорні і калійні добрива застосовують під оранку, азотні навесні під культивацію за допомогою розкидачів МВУ-16, МВУ-8Б, МВД-900, МВУ-5А. Частину азоту (N20) можна перенести для підживлення.
Органічні добрива краще вносити під попередник (30-10 т/га під просапні), застосовуючи машини ПРТ-16, ПРТ-10, МТО-12, МТО-6, РПО-6, МТО-3. При використанні їх безпосередньо під соняшник, подовжується його вегетація.
Соняшник дуже чутливий до нестачі бору, особливо при нестачі вологи і на карбонатних ґрунтах.