La gestión de nutrientes es un desafío importante para la sostenibilidad agrícola. En este estudio, se investigaron los efectos de tres niveles de fertilizante de nitrógeno (N) (N1 = 0, N2 = 150 y N3 = 300 kg ha) en el crecimiento, contenido de clorofila y capacidad antioxidante de dos cultivares de sorgo en un ensayo de campo de dos años (2017 y 2018). Los tratamientos se dispusieron en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones. La aplicación de nitrógeno (N2 y N3) mejoró el crecimiento de las plantas y la actividad de las enzimas antioxidantes; en comparación con el control N1, el N aumentó la germinación en un 18.7%, la longitud de las hojas en un 7.5%, el peso de las hojas en un 10.8%, el peso específico de las hojas en un 11.6% y la altura de las plantas en un 2.5% en el cultivar Siyong 3180 y aumentó el ancho de las hojas en un 12.8% y el peso del tallo en un 27.4% en el cultivar CFSH30. En 2017 y 2018, el aumento del nitrógeno N2 y N3 mejoró las actividades de superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y peroxidasa (POD) y el contenido de proteínas en las hojas en ambos cultivares. Mientras que en 2017, el contenido de clorofila disminuyó en el cultivar CFSH30. Nuestro estudio mostró que un mayor suministro de nitrógeno podría mejorar las actividades morfofisiológicas del sorgo, pero N3 fue relativamente más efectivo para el crecimiento del sorgo en el cultivar Siyong 3180 en comparación con el cultivar CFSH30.