El nitrógeno del cultivo es un índice eficiente para estimar el rendimiento del cultivo. Utilizar información hiperespectral para monitorear el nitrógeno en el algodón en tiempo real puede ayudar a guiar el cultivo de algodón. En este estudio, utilizamos algodón de riego por goteo en Xinjiang como objeto de investigación y empleamos varios tratamientos de nitrógeno para explorar la correlación entre índices de vegetación hiperespectral y la concentración de nitrógeno foliar (LNC) y la densidad de nitrógeno del dosel (CND) del algodón en diferentes períodos de crecimiento e interanuales. Empleamos 30 índices de vegetación hiperespectral publicados obtenidos a través de monitoreo espectral en 2019 y 2020 para seleccionar índices de vegetación hiperespectral altamente correlacionados con los índices de nitrógeno en el algodón. Basándonos en el mismo grupo de índices de vegetación hiperespectral, se establecieron modelos de estimación de nitrógeno interanuales y multitemporales de algodón utilizando tres métodos de modelado: regresión lineal múltiple simple (MLR), regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR) y regresión de vectores de soporte (SVR). Los resultados mostraron lo siguiente: (1) Las correlaciones entre LNC y CND e índices de vegetación en períodos de crecimiento individuales del algodón fueron más bajas que las del período de crecimiento completo. Las correlaciones entre índices de vegetación hiperespectral y LNC, CND, índice de área foliar (LAI) y biomasa aérea (AGB) del algodón fueron significativamente diferentes entre años y variedades. Los índices relativamente estables entre vegetación y LNC fueron TCARI, PRI, CCRI y SRI-2, y los valores absolutos de correlación fueron de 0.251 a 0.387, de 0.239 a 0.422, de 0.245 a 0.387 y de 0.357 a 0.533. Además, la correlación entre CIred-edge y REIlinear e indicadores de grupo (CND, AGB y LAI) fue más estable. (2) En los modelos establecidos por MLR, PLSR y SVR, el valor R del método SVR fue mayor en el modelo de estimación basado en los datos del período de crecimiento completo y LNC y CND. (3) Utilizando el mismo grupo de índices de vegetación hiperespectral seleccionados para estimar el nitrógeno en el algodón en diferentes etapas de crecimiento, la precisión del modelo de estimación de la densidad de nitrógeno del dosel (CND) fue mayor que la del modelo de estimación para la concentración de nitrógeno foliar. El modelo más estable de densidad de nitrógeno del dosel se estableció mediante MLR en las etapas de floración y capullo completo con R = 0.532 a 0.665. Este estudio exploró el potencial de aplicación de los índices de vegetación hiperespectral para el nitrógeno del algodón de riego por goteo, y los resultados proporcionan una base teórica para el monitoreo hiperespectral de nutrientes de cultivos y estructura del dosel.