Pemupukan susulan pertama dilakukan saat tanaman berumur 2-3 minggu setelah tanam. Gunakan pupuk NPK 16-16-16 atau setara dengan dosis 5-10 gram per tanaman, diberikan dengan cara ditabur melingkar di sekitar tanaman lalu ditutup tipis tanah. Pemupukan kedua pada umur 5-6 minggu dengan NPK 12-12-17-2 atau setara (kandungan K lebih tinggi) dosis 10-15 gram per tanaman. Pada musim kemarau, pemupukan sebaiknya diikuti penyiraman agar pupuk cepat larut. Di musim hujan, kurangi dosis 20% untuk mencegah pencucian hara.
Pupuk organik cair (POC) seperti ekstrak daun lamtoro atau air cucian beras dapat diberikan setiap 2 minggu sekali sebagai suplemen. Semprotkan pada daun dan batang pada pagi atau sore hari. Hindari pemupukan berlebihan karena dapat menyebabkan pertumbuhan vegetatif yang berlebihan dan bunga kecil. Jika daun menguning atau pertumbuhan lambat, tambahkan pupuk N tinggi (misal urea) dengan dosis 2-3 gram per tanaman, tetapi jangan lebih dari 5 gram. Gejala kelebihan pupuk ditandai ujung daun hangus dan batang lembek.
Untuk hasil terbaik, lakukan uji tanah sederhana menggunakan pH meter atau kertas lakmus. Bunga matahari tumbuh optimal pada pH 6,0-7,5. Jika pH terlalu rendah, tambahkan dolomit 100-200 gram/m². Jika pH terlalu tinggi, tambahkan belerang 50-100 gram/m². Pemupukan sebaiknya dilakukan pada pagi hari saat tanah lembab. Jangan memupuk saat hujan deras untuk menghindari pupuk hanyut. Catat jadwal pemupukan untuk memantau respons tanaman. Konsultasikan dengan penyuluh pertanian setempat jika ragu dengan dosis atau jenis pupuk.