El llenado de granos juega un papel importante en la obtención de altos rendimientos de grano. Manipular las densidades de siembra se reconoce como un enfoque viable para compensar la reducción del rendimiento causada por la reducción de nitrógeno. Comprender los efectos de la fertilización con nitrógeno y la densidad de siembra en el llenado de granos superior e inferior es crucial para garantizar la seguridad del grano. Por lo tanto, se llevaron a cabo ensayos en campos de arroz de doble cultivo para investigar el efecto de tres niveles de nitrógeno (N1, aplicación convencional de nitrógeno; N2, reducción del 10% de nitrógeno; N3, reducción del 20% de nitrógeno) y tres densidades de siembra (D1, densidad de siembra convencional; D2, aumento del 20% en la densidad; D3, aumento del 40% en la densidad) sobre el rendimiento de grano, la formación de rendimiento y las características de llenado de grano en dos fechas de siembra (S1, una fecha de siembra convencional, y S2, una fecha pospuesta por diez días) en 2019-2020. Los resultados revelaron que el rendimiento anual de S1 fue un 8.5-14% más alto que el de S2. Reducir el nitrógeno de N2 a N3 disminuyó el rendimiento anual en un 2.8-7.6%, pero aumentar las densidades de siembra de D1 a D3 mejoró significativamente el rendimiento, en un 6.2-19.4%. Además, N2D3 tuvo el rendimiento más alto, que fue un 8.7-23.8% superior al de las plantas que recibieron los otros tratamientos. El aumento del rendimiento del arroz se atribuyó a un mayor número de panojas por metro y espiguillas por panoja en las ramas primarias, influenciado por un llenado de grano superior. Aumentar la densidad de siembra y reducir la aplicación de nitrógeno afectó significativamente el peso de llenado de grano, siendo el aumento del 40% en la densidad un facilitador significativo del llenado de grano superior e inferior con el mismo nivel de nitrógeno. Aumentar la densidad puede mejorar los granos superiores, mientras que reducir el nitrógeno disminuirá los granos superiores. Estos resultados sugieren que N2D3 es una estrategia óptima para aumentar el rendimiento y el llenado de grano para el arroz de doble cultivo cultivado bajo dos condiciones de fecha de siembra.