No está claro si el fertilizante de eficiencia mejorada (EEF) o las estrategias de fertilización profunda (DF) pueden mejorar simultáneamente la productividad de los cultivos y reducir las pérdidas de nitrógeno gaseoso. La estrategia de DF tiene un costo de inversión más bajo que la de EEF, con más potencial para promoción a gran escala. Sin embargo, todavía se necesita una comparación y evaluación exhaustiva de los efectos de DF y EEF en la productividad de los cultivos y las pérdidas de nitrógeno gaseoso. Aquí examinamos los efectos de DF y EEF en el rendimiento de los cultivos, la eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE) y las emisiones de óxido nitroso (NO) y amoníaco (NH) mediante un metaanálisis de estudios publicados. Recopilamos artículos revisados por pares sobre EEF y DF publicados en las últimas décadas y realizamos un metaanálisis global, explorando sus respuestas a diferentes factores climáticos, prácticas de manejo de campos y factores ambientales. Los resultados mostraron que en comparación con la aplicación de urea en la superficie, EEF y DF aumentaron significativamente los rendimientos en un 7,52% y 13,88% y la NUE en un 25,84% y 36,27% y redujeron las emisiones de NO en un 37,98% y 34,18% y las emisiones de NH en un 42,37% y 69,68%, respectivamente. La estrategia de DF es superior a la de EEF. Debido a diferencias en factores climáticos, propiedades del suelo y prácticas de manejo, los efectos de DF y EEF en la mejora de la productividad de los cultivos y la pérdida de nitrógeno gaseoso varían. Sin embargo, en la mayoría de los casos, DF es más beneficioso que EEF. En comparación con EEF, DF aumentó significativamente el rendimiento en un 84,63% y redujo la volatilización de NH en un 64,47%, las emisiones de NO escaladas al rendimiento en un 13,32% y las emisiones de NH escaladas al rendimiento en un 60,23%. Por lo tanto, enfatizamos que DF puede lograr rendimientos más altos, eficiencia en la utilización de fertilizantes de nitrógeno, menores emisiones de nitrógeno gaseoso y menores emisiones escaladas al rendimiento de NO y NH que EEF, lo cual es beneficioso para el desarrollo sostenible de los ecosistemas agrícolas globales. Los resultados de la investigación proporcionan información valiosa sobre la productividad de los cultivos y los costos ambientales bajo un tipo de fertilizante efectivo y una gestión estratégica de la fertilización.