主に植物を大きく生長させる作用があり、タンパク質や葉緑素の合成に関わる。特に葉や茎を大きくさせることから葉肥（はごえ）と言われる。過剰に与えると、植物体が徒長し、軟弱になるため病虫害に侵されやすくなる。逆に、軟らかい植物体を作りたいときは窒素を多用するとよい。窒素が不足すると、生育や樹勢が衰えて葉は淡黄色になり、面積が狭くなって早くに落葉する。
また、窒素はどのような性状の窒素であるかにより肥効が左右される。アンモニア態窒素（硫安、塩安など）は、土壌に吸収・保持されやすいので肥効は高い。しかし、土壌でバクテリアにより硝酸態窒素に変化すると、土壌に吸収・保持されにくいので流亡してしまいやすい。有機質の肥料や尿素は、土壌でアンモニア態窒素に変化し、さらに硝酸態窒素に変化する。アンモニア態窒素は、多用するとアンモニアガスを生じ、植物体に障害を与える。この現象は施設園芸でよりおこりやすい。
リン酸.
アジア、オセアニア地域では利用効率が悪い。土壌にリンが固定されてしまうからだと考えられる。
カリウム.
農業ではカリ（加里）と省略している。主に根の発育と細胞内の浸透圧調整に関係するため、根肥（ねごえ）といわれる。水溶性のため流亡しやすいので、追肥で小出しに与えるのがよい。細胞内ではイオンの形で存在するため、細胞が死ぬと細胞外へ流出しやすい。また、植物体内での転流も容易。カリウムが不足すると、根の伸長が不良となり、葉や茎は軟弱になって倒伏しやすくなり、周辺から黄化したり、水分不足のようになって枯れてしまう。果実類は収量や品質が低下して、特にデンプンや甘味が減ってしまう。
二次要素（中量要素）.
なお、カルシウムとマグネシウムについては、そのうち可溶性石灰、または可溶性石灰および可溶性苦土が、アルカリ分の記述で各種肥料に表示されている事がある。
カルシウム（石灰）.