El uso excesivo de fertilizantes químicos ha resultado en una disminución de la calidad del suelo, el rendimiento de los cultivos y la calidad de los mismos. La sustitución parcial de fertilizantes químicos por fertilizantes orgánicos es una práctica sostenible que puede aliviar estos problemas. Sin embargo, una evaluación integral de los efectos de la sustitución parcial de fertilizantes orgánicos en el rendimiento, calidad, fertilidad del suelo y beneficios económicos del melón sigue siendo poco clara. Llevamos a cabo un experimento en invernadero con la producción de melón en Shandong, China, que involucró cinco tratamientos: sin fertilización (CK); fertilizante químico total (CON); solo reemplazo de fertilizante base con fertilizante orgánico (OPT); sustitución orgánica del 15% (OF15) y 30% (OF30) de fertilizantes químicos basada en la fertilización optimizada. Nuestros resultados indicaron que los tratamientos de sustitución orgánica parcial (OF15 y OF30) mejoraron el rendimiento en un 5.60-11.9% en comparación con CON. Además, el contenido de vitamina C, proteína soluble y azúcar en el melón fue mayor en los tratamientos OF15 y OF30 que en CON. En comparación con CON, los tratamientos de sustitución orgánica aumentaron significativamente la materia orgánica del suelo, N total, K total, P disponible y K disponible. Además, el análisis de beneficios económicos reveló que OF15 y OF30 aumentaron los beneficios netos en un 5.60-14.9% respectivamente, en comparación con CON. En conjunto, estos hallazgos sugieren que la sustitución parcial de fertilizantes minerales por fertilizantes orgánicos mejora la productividad del melón, aumenta los nutrientes del suelo y los beneficios económicos.