N có mặt trong rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng, có vai trò quyết định trong quá trình trao đổi chất và năng lượng cũng như các hoạt động sinh lý của cây, giữ vai trò quan trọng trong hình thành bộ rễ, thúc đẩy nhanh quá trình đẻ nhánh và cho sự sinh trưởng và phát triển của thân lá. Đủ N, thân lá phát triển tốt, lúa đẻ nhánh mạnh, đòng to, bông lớn, hạt nhiều, năng suất cao. Cây lúa hút N nhiều nhất vào hai thời kỳ: đẻ nhánh và làm đòng. Khi kết thúc thời kỳ phân hóa đòng, hầu như cây lúa đã hút trên 80% tổng lượng N cho cả chu kỳ sinh trưởng. Khi bón đủ N cho cây thì nhu cầu về các chất dinh dưỡng khác như P và K tăng lên. Thừa N cho lá lúa to, dài, nhưng phiến mỏng, nhiều, màu xanh đen, thân nhỏ yếu, cây cao vóng, lốp đổ, lúa đẻ nhánh vô hiệu nhiều, trỗ muộn, nhiều hạt lép, dễ bị sâu bệnh tấn công làm giảm năng suất, hiệu suất kinh tế thấp. 

Triệu chứng thiếu N thay đổi tùy theo thời kỳ sinh trưởng phát triển của cây, cây sinh trưởng phát triển kém, hàm lượng diệp lục giảm, lá chuyển màu vàng, nhỏ, cây thấp, đẻ nhánh kém, giai đoạn làm đòng thì đòng nhỏ, trỗ sớm hơn và không đều, số bông và số lượng hạt ít hơn, lép nhiều, năng suất giảm. Triệu chứng thiếu N thường xuất hiện ở lá già trước. 

Nguyên nhân thiếu N do khả năng cung cấp N của đất thấp, bón không đủ lượng N khoáng, hiệu quả sử dụng N thấp do bốc hơi, phản Nitrat hóa, bón không đúng lúc, không đúng chỗ, hoặc rửa trôi. Thiếu N xuất hiện ở các loại đất có hàm lượng hữu cơ thấp, các loại đất có khả năng cung cấp N nội tại tấp (đất phèn, đất mặn, đất thiếu P, đất tiêu nước kém), đất kiềm và đá vôi nghèo hữu cơ.

Nhu cầu về N của cây lúa phụ thuộc vào mùa vụ gieo cấy, độ màu mỡ của đất, tiềm năng năng suất của giống lúa, giai đoạn sinh trưởng và cách bón phân bổ sung. Dạng N vô cơ được dùng bón cho lúa là Urê, NPK, ngoài ra nguồn phân hữu cơ có vai trò quan trọng trong cung cấp nitơ cho cây.