Frente a la disminución de los rendimientos de los cultivos, el uso ineficiente de fertilizantes, el agotamiento de nutrientes y la disponibilidad limitada de agua, la eficiencia de los fertilizantes NPK convencionales es un problema crítico en India. La hipótesis de este estudio postula que el nano-nitrógeno podría mejorar el crecimiento y la eficiencia fotosintética en las plantas de cultivo en comparación con los fertilizantes convencionales. Para ello, se realizó un experimento de campo con diseño de bloques al azar (DBA) con seis tratamientos: sin nitrógeno (T1), 100% N a través de urea (T2) y niveles variables de reemplazo de N con nano-nitrógeno (33%: T3; 50%: T4; 66%: T5; y 100%: T6). Se midieron rasgos morfológicos y fisiológicos y atributos de rendimiento en la madurez fisiológica, y los atributos de rendimiento se midieron en la cosecha. Los resultados mostraron que el reemplazo del 33% de nitrógeno con nano-nitrógeno (T3) superó a la urea convencional (T2) en rasgos fisiológicos y logró mayores rendimientos de grano (3789 kg/ha para arroz y 4206 kg/ha para trigo) en comparación con T2 (3737 kg/ha para arroz y 4183 kg/ha para trigo con 100% de urea). Aunque T4 y T5 mostraron rendimientos estadísticamente similares, fueron inferiores a T2 y T3 para el arroz, mientras que los reemplazos del 50%, 66% y 100% redujeron el rendimiento del trigo en un 2.49%, 8.39% y 41.26%, respectivamente, en comparación con T2. Las principales enzimas del metabolismo del N disminuyeron con un mayor reemplazo de nano-nitrógeno. La máxima disponibilidad de nitrógeno se observó en T2 y T3. Este estudio concluye que el nano-nitrógeno es una estrategia efectiva para mejorar el crecimiento, equilibrando la productividad y la sostenibilidad ambiental.