Pada fase awal (0–3 minggu setelah tanam), ketumbar membutuhkan nitrogen tinggi untuk merangsang pertumbuhan daun. Gunakan pupuk kandang matang (2–3 kg/m²) atau kompos sebagai pupuk dasar saat olah tanah. Seminggu setelah tanam, beri pupuk cair organik seperti urine sapi fermentasi (1:10) setiap 10 hari sekali, atau larutan NPK 16-16-16 (5 gram per liter air) setiap 2 minggu. Hindari pemberian pupuk nitrogen berlebihan karena memicu daun lunak dan mudah terserang jamur.
Memasuki fase generatif (4–6 minggu), saat tanaman mulai membentuk bunga dan biji, kurangi nitrogen dan tingkatkan fosfor serta kalium. Gunakan pupuk NPK 10-20-20 atau TSP (2 gram per tanaman) dan KCl (1 gram per tanaman) setiap 2 minggu. Bisa juga menggunakan abu dapur (1 sendok per tanaman) sebagai sumber kalium alami. Untuk hasil biji maksimal, tambahkan pupuk daun yang mengandung boron dan molibdenum sesuai dosis anjuran pada kemasan.
Pemupukan sebaiknya dilakukan pagi atau sore hari setelah penyiraman, dengan cara dikocor di sekitar pangkal batang atau ditabur melingkar lalu ditutup tipis tanah. Perhatikan tanda-tanda kekurangan hara: daun kuning (kurang N), tepi daun coklat (kurang K), atau bunga rontok (kurang B). Jika muncul gejala, segera sesuaikan jenis pupuk. Panen daun bisa dimulai 30–40 hari setelah tanam, sedangkan biji setelah 90–120 hari. Selalu konsultasikan dosis pupuk kimia dengan penyuluh setempat.