西瓜的根系强大，分布深广。西瓜对土壤的要求不很严格，但以土层深厚，排水良好，比较肥沃的壤土和砂质壤土最为适宜。西瓜施肥很重要，首先要注意氮、磷、钾肥配合使用，多施周天生物有机肥，为好。因为生物有机肥肥效长，对促进植株健壮，增强植株抗病力，提高西瓜品质和含糖量有利。
1、基肥 西瓜基肥的施用方法有撒施、沟施和穴施多种形式。一般每亩施农家肥1— 1.5吨或6%周天生物有机肥80-160 kg，混入过磷酸钙(含有效磷12%以上)25—50kg，周天生物活性钾5—10kg，与土混匀，然后覆土，准备定植或直播。
2、追肥 西瓜追肥次数依不同种植方式和不同地区有很大的差异。旱瓜区追肥次数较少，水浇瓜追肥次数较多。一般当幼苗长出2片真叶(直播苗)或缓苗后(移栽苗)即进行第一次追肥，在距离幼苗15cm处开一弧形浅沟，每株施周天30%生物复混肥15—20 g作为提苗肥。当瓜苗抽蔓后在株间或植株后侧(与甩蔓相反的方向)开沟施30%生物复混肥，每株100—150 g或同等数量高含量三元复合肥。幼果直径5cm左右时，再开沟每亩施尿素10—15 kg、生物活性钾8—10 kg，幼果直径10—15cm时，每亩施30%复合微生物肥10—20 kg、生物活性钾10—15 kg。从幼果膨大至果实成熟前，可喷施周天喷施宝150ml/亩、0.5 %磷酸二氢钾、 0.5%硝酸钙各2—3次，以提高产量和改善西瓜品质。但是，当幼果直径10—15cm时，追肥不能单独追施尿素，否则将降低西瓜品质，这个时期可单独追施周天生物活性钾10-20 kg。 西瓜是需肥较多的植物，但是如果肥料过多特别是氮肥过多，再加上雨量或灌水充沛，会出现粗蔓，粗蔓不易结果，影响西瓜产量。防止粗蔓的办法是氮肥不要施得过多，加强通风透光，如果在开花前出现粗蔓，可摘除蔓心，破坏其生长势，也可使用生长抑制剂抑制其生长。
西瓜施肥还应注意，不施用含氯化肥，因为西瓜是忌氯作物，施用含氯肥料会影响瓜的品质，降低甜度。不在干旱时施浓肥;施肥部位不能离根太近，西瓜的施肥部位，一般要求距主根10厘米左右，离得太近容易烧根。
土壤干旱时西瓜施高浓度肥会使根系细胞质水溶液向外渗透，引起细胞质壁分离，导致西瓜蔓叶生理失水而枯萎，直到植株枯死。因此，在干旱天气，土壤含水量低的情况下，应先浇水后施肥，使土壤湿润后再施肥。
