Saat memasuki usia produktif di atas 2 tahun, pola pemupukan belimbing digeser untuk merangsang pembungaan dan pembuahan. Aplikasikan pupuk dengan kandungan fosfor dan kalium tinggi sebanyak 300 hingga 500 gram per pohon setiap 4 bulan sekali. Pengaplikasian ini diselingi dengan pemberian pupuk hayati atau kompos sebanyak 20 kilogram per pohon pada awal musim kemarau untuk menjaga kelembapan serta struktur tanah di area perakaran.
Pada fase pembentukan buah hingga panen, tanaman memerlukan asupan kalium yang tinggi untuk meningkatkan kadar gula dan kerenyahan buah belimbing. Berikan pupuk kalium tambahan sebanyak 150 hingga 200 gram per pohon saat bakal buah berukuran sebesar ibu jari tangan. Hindari pemberian pupuk nitrogen tinggi pada fase ini karena dapat memicu kerontokan bunga dan membuat rasa buah menjadi hambar serta berdaging lembek.
Cara mengaplikasikan pupuk belimbing yang paling efektif adalah dengan membuat parit melingkar sedalam 10 hingga 15 sentimeter di bawah tajuk luar tanaman. Masukkan pupuk ke dalam parit tersebut lalu tutup kembali dengan tanah dan segera lakukan penyiraman hingga tanah lembap. Lakukan penyiraman sebanyak 20 hingga 30 liter air per pohon sesudah pemupukan, terutama jika pemupukan dilakukan pada puncak musim kemarau.