馬鈴薯對氮磷鉀等肥料的需求十分重要，在生長過程中，氮素供應是基礎，可形成足夠的綠葉面積進行光合作用；磷素的供應對塊莖的形成和淀粉的積累也是不可缺少的；在氮磷充足的基礎上，鉀素的供應對于前期碳水化合物的同化和后期由地上向地下塊莖的運輸和淀粉積累都很必要。
田間測試表明，馬鈴薯對氮磷鉀的吸收比例約為1∶0.5∶2.5，所以馬鈴薯又被稱為喜鉀作物。在實際施肥決策時，既要考慮到土壤養分庫對馬鈴薯養分需求的供應，又要考慮到土壤對氮磷鉀的供應水平是不相同的，在土壤供應的基礎上分別推薦氮磷鉀肥的施用量。應注意增施鉀肥，做好氮磷鉀配合的平衡施肥。北方土壤有效鉀含量比南方高，糧食作物鉀肥的施用不普遍，但是針對馬鈴薯需鉀多的特點，要適量補充鉀肥。
在馬鈴薯施肥的時期、方法及分配方面，要采用基肥和追肥兩種。基肥將有機肥與化肥配合施用，才有利于結薯。基肥與追肥中氮磷鉀肥料的分配各不相同，一般基肥中只分配50%的氮肥、全部的磷肥和大部分的鉀肥。也可以將氮鉀肥的一半做基肥，另一半氮鉀做追肥；基肥的肥料品種，可以選含磷鉀較高(如12%-15%)含氮適當(約10%)的復混肥料，也可以采用單質化肥配合用。磷肥的分配原則是，大部分在起壟前按條或穴狀深施于壟底，少部分磷肥種薯塊時，施于斜下方。作追施的氮鉀肥要到植株頂端現蕾期(即地下塊莖形成期)進行追肥，施于壟側并隨即覆土澆水。追肥時間不要過早，在薯塊進入膨大期進行，過早追肥尤其偏追大量氮肥，會引起地上部旺長地下部結小薯塊的問題。在施肥位置上，基肥在種植前溝施或穴施，深度要求15-20厘米左右。追肥在行間或壟側條施或穴施。肥料埋深5-8厘米，施肥后可以灌水并覆土。
目前越來越多的農戶單靠施用化肥生產馬鈴薯，是不可取的。有時偏施氮肥會導致地上部薯秧瘋長，而地下部薯塊很小的不良后果。不少農戶以有機肥為主適量配加低濃度復合肥作基肥，然后到植株頂端現蕾期，再追施適量氮肥的施肥法，所獲效果不錯。此外，馬鈴薯還對微量元素比較敏感。微肥的使用不僅提高了產量還改善了土豆的品質。近年來，在實際生產中有的農戶為了獲得馬鈴薯的高產，探索出各種微量肥料的使用方法。他們在基肥中，加施了一定數量的微肥，對土豆產量有很大的提高。像目前市場上的各種硅鈣鉀肥，由于各種養分含量多，很受農民的喜愛。富力邦硅鈣鉀肥的試驗表明，每畝加施25公斤硅鈣鉀肥，可提高產量約1000公斤。
這些都體現了依據馬鈴薯的營養特點和對氮磷鉀養分的需求，進行全程平衡施肥的要求，是一條高產高效的實用技術。