Pemupukan dasar dilakukan saat pengolahan tanah. Gunakan pupuk kandang matang 10-15 ton per hektar (1-1,5 kg per lubang tanam) dicampur merata dengan tanah. Tambahkan 100-150 kg SP-36 per hektar sebagai sumber fosfor. Pupuk kandang memperbaiki struktur tanah dan menyediakan hara mikro. Hindari pupuk kandang segar karena dapat membakar akar muda.
Pemupukan susulan pertama diberikan pada umur 1 bulan setelah tanam (MST). Gunakan 50 kg Urea + 50 kg KCl per hektar, diaplikasikan dengan cara ditugal sedalam 5-10 cm di sekitar tanaman lalu ditutup tanah. Pemupukan susulan kedua pada umur 3-4 MST (saat pembentukan umbi) dengan 75 kg Urea + 100 kg KCl per hektar. Pada umur 5-6 MST, jika daun mulai menguning, berikan 50 kg Urea per hektar sebagai pupuk tambahan. Seluruh dosis pupuk anorganik disesuaikan dengan rekomendasi setempat dan hasil uji tanah.
Pemupukan berlebihan, terutama nitrogen, menyebabkan pertumbuhan vegetatif berlebihan dan umbi kecil. Sebaliknya, kekurangan kalium menghambat pengisian umbi. Untuk hasil optimal, lakukan pengapuran jika pH tanah <5,5 menggunakan dolomit 1-2 ton per hektar, diaplikasikan 2 minggu sebelum tanam. Pemupukan juga perlu diimbangi dengan penyiraman cukup, terutama pada musim kemarau. Dengan pemupukan tepat, ubi wilis dapat dipanen pada umur 7-8 bulan dengan hasil rata-rata 20-30 ton per hektar.