El tabaco es un cultivo cultivado a nivel mundial, cuya calidad está estrechamente asociada con el color y la composición química de las hojas de tabaco curadas. En este experimento, se investigaron los efectos de la aplicación de 2, 4-epibrassinolida (EBR) y melatonina (MT) en el desarrollo de las hojas de tabaco en la etapa de madurez y la calidad después del curado. Ambos tratamientos de EBR y MT mejoraron significativamente la calidad de apariencia de las hojas de tabaco en la etapa de secado del tallo. Tras las aplicaciones previas a la cosecha, la relación azúcar-alcalino y el contenido de potasio aumentaron, mientras que los contenidos de almidón, alcaloides totales y proteínas disminuyeron. Los niveles de componentes químicos convencionales mejoraron, aumentando la coordinación general del tabaco. El análisis del transcriptoma reveló que el tratamiento con EBR reguló a la baja los genes biosintéticos de clorofila, mientras que reguló al alza los genes de degradación de clorofila. De manera similar, el tratamiento con MT reguló a la baja los genes biosintéticos de clorofila y reguló al alza los genes de degradación, promoviendo así la degradación de la clorofila. Además, en la vía biosintética de carotenoides, ambos tratamientos de EBR y MT regularon genes relacionados con el ácido abscísico, con algunos siendo regulados al alza y otros al baja, promoviendo así la maduración de las hojas. El análisis metabolómico indicó que el tratamiento con EBR reguló principalmente alcaloides, terpenoides y flavonoides, mientras que el tratamiento con MT afectó principalmente a los flavonoides. Ambos tratamientos también redujeron la acumulación de la sustancia nociva ácido aristoloquico B. Evaluaciones exhaustivas de la calidad de apariencia, parámetros fisiológicos, análisis de transcriptoma y metabolómica demostraron que la aplicación exógena de tratamientos de EBR y MT mejoró la madurez y calidad de las hojas de tabaco curadas, siendo el tratamiento con EBR el que mostró un efecto mayor que el tratamiento con MT.