Pada fase semai (0–3 minggu setelah tanam), bibit kemangi belum membutuhkan banyak nutrisi. Cukup campurkan 1–2 kg kompos per meter persegi lahan atau 1 genggam kompos per polybag saat media tanam disiapkan. Siram dengan air bersih setiap pagi atau sore, jangan sampai tergenang. Hindari pupuk kimia di fase ini karena akar masih lemah.
Memasuki fase vegetatif (3–6 minggu), kemangi membutuhkan nitrogen tinggi untuk merangsang pertumbuhan daun. Berikan pupuk organik cair (POC) dari fermentasi urine sapi atau air cucian beras setiap 7–10 hari. Encerkan dengan perbandingan 1:10 (POC:air) dan siramkan ke tanah sekitar akar, jangan kena daun. Atau taburkan 5–10 butir pupuk NPK 16-16-16 per tanaman setiap 2 minggu sekali, lalu siram.
Saat tanaman mulai dipanen (usia 6–8 minggu), kurangi nitrogen agar daun tidak terlalu lunak dan mudah layu. Ganti dengan pupuk yang lebih tinggi kalium, misalnya abu dapur atau pupuk kandang kambing yang sudah difermentasi, untuk memperkuat batang dan meningkatkan aroma. Setelah panen, beri pupuk kompos tipis di sekitar pangkal batang untuk merangsang tunas baru. Pemupukan tetap dilakukan setiap 2 minggu dengan dosis setengah dari fase vegetatif.