La calidad del fruto del tomate representa un determinante clave de la preferencia del consumidor, mientras que los fertilizantes funcionales contribuyen significativamente a la mejora de la calidad. La investigación sobre los mecanismos sinérgicos entre los fertilizantes funcionales y el vermicompost en los sistemas de cultivo de tomate ha sido limitada. El presente estudio fue diseñado para investigar los efectos de la regulación sinérgica entre los fertilizantes funcionales y el vermicompost en la fertilidad del suelo, así como el crecimiento y la calidad de dos cultivares de tomate, con el objetivo final de identificar el tratamiento de fertilizante funcional que exhiba un rendimiento integral óptimo. Se adoptó un diseño de bloques completamente aleatorizados, que involucró dos cultivares de tomate (DRK0568 y Sangfen 180), cinco tratamientos de fertilizantes funcionales (T1-T5) y un control solo con agua (CK). Las mediciones incluyeron parámetros de crecimiento del tomate, características fotosintéticas, índices de calidad del fruto, componentes del rendimiento, acumulación de biomasa, niveles de nutrientes en el suelo y actividades enzimáticas. Los resultados demostraron respuestas específicas de las variedades a los diferentes tratamientos de fertilizantes funcionales. En términos de crecimiento y rendimiento, el tratamiento T1 mostró una ventaja significativa, ya que aumentó significativamente la altura de la planta, el grosor del tallo, la biomasa y el rendimiento de ambas variedades (DRK0568 y Sangfen 180) en un 6.86% y un 10.41%, respectivamente, mientras que también redujo significativamente la tasa de frutos deformados. Para los análisis fotosintéticos, el tratamiento T1 aumentó significativamente el contenido de clorofila a y clorofila total en Sangfen 180, así como la tasa de transpiración de ambas variedades de tomate. El tratamiento T4 resultó en el mayor contenido de clorofila b y una eficiencia óptima en el uso del agua en Sangfen 180. En cuanto a la calidad nutricional, el tratamiento T1 aumentó significativamente el contenido de vitamina C y azúcares solubles en DRK0568; ambas variedades exhibieron mayores relaciones azúcar-ácido bajo los tratamientos T3 y T4. Una evaluación integral utilizando el método TOPSIS ponderado por entropía para múltiples indicadores de calidad (excluyendo los parámetros de rendimiento) mostró que el tratamiento T4 logró la puntuación más alta. Los análisis de nutrientes del suelo revelaron que el tratamiento T1 aumentó significativamente la materia orgánica del suelo y el contenido de potasio disponible en DRK0568, mientras que el tratamiento T4 aumentó significativamente la actividad de la ureasa en Sangfen 180. En conclusión, el tratamiento T1 (fertilizante de fulvato de potasio de origen mineral) mostró un excelente rendimiento tanto en el aumento del rendimiento como en la mejora de la calidad, mientras que el tratamiento T4 (aditivo de fertilizante de polisacáridos algales tipo II) demostró ventajas únicas en la mejora de los indicadores de calidad del fruto.