La transformación del nitrógeno (N) en el suelo determina directamente la efectividad del N para el crecimiento de las plantas. El biochar ha recibido cada vez más atención debido a su significativa capacidad para mejorar el suelo. Sin embargo, los efectos del biochar en los microorganismos relacionados con el N en el suelo de cultivo de tomate, la transformación del N, la utilización del agua y del fertilizante de N, y el rendimiento del tomate siguen siendo poco claros. El objetivo de este estudio fue investigar las respuestas de los microorganismos relacionados con el N al biochar y a la fertilización de N en el suelo, junto con las implicaciones del biochar para alterar la transformación del N, la absorción de N por los tomates y la utilización del agua y del fertilizante de N. Un experimento de invernadero de dos años que contenía seis niveles de biochar bajo riego por goteo (0, 10, 30, 50, 70 y 90 t/ha) y dos tasas de aplicación de fertilizante de N (190 y 250 kg/ha) se llevó a cabo en el noroeste de China. Los resultados mostraron que agregar biochar promovió significativamente la actividad de ureasa, el carbono de biomasa microbiana (MBC), el nitrógeno de biomasa microbiana (MBN) y el número de nitrificantes de tipo amoA en el suelo. La relación MBC:N y el número de denitrificantes de tipo nirS fueron significativamente inhibidos cuando la cantidad de biochar añadida fue mayor o igual a 30 t/ha. Además, el biochar puede aumentar el contenido de agua en el suelo y reducir el N perdido por lixiviación. El N inorgánico (NO y NH) en el suelo podría mantenerse mejor en la zona de raíces y ser mejor absorbido por las plantas de tomate al agregar 30, 50 y 70 t/ha de biochar. La cantidad de fertilizante de N podría reducirse en un 24% sin una pérdida significativa de rendimiento de tomate cuando la cantidad de biochar añadida era superior a 30 t/ha. Se indicó que el rendimiento de los tomates y las ganancias netas estaban cuadráticamente relacionados con la tasa de aplicación de biochar. En el área de prueba, se calculó que 53 t/ha de biochar con 190 kg/ha de N y 44,6 t/ha de biochar con 190 kg/ha de N eran las mejores cantidades desde las perspectivas del rendimiento de tomate y la ganancia neta, respectivamente. Por lo tanto, el biochar promueve la transformación del N al regular los microorganismos relacionados con el N; por lo tanto, aumenta el N inorgánico en las raíces de las plantas, reduce el N perdido por lixiviación y promueve significativamente la absorción de N de los tomates. Los resultados de esta investigación son de gran importancia para el desarrollo de estrategias de gestión para el mantenimiento de tomates, la protección del medio ambiente y la conservación de recursos.