Con el desarrollo de la economía, la demanda de calidad de pepinos está aumentando rápidamente. El objetivo de este estudio fue dilucidar el papel que desempeña la densidad de plantas en la fotosíntesis de las hojas, la distribución de materia seca de los brotes, el rendimiento y la calidad del pepino en diferentes períodos de cultivo en condiciones de invernadero. Los tratamientos experimentales basados en tres tratamientos de densidad de plantas (2.25, 3.0 y 3.75 plantas m) se llevaron a cabo sucesivamente durante tres períodos de crecimiento y cosecha en un año. Los resultados mostraron que los cambios en la fotosíntesis y el rendimiento semanal por unidad de área eran diferentes y dependían del momento de la cosecha, lo cual fue principalmente inducido por la temperatura y la radiación. Interesantemente, encontramos que reducir la densidad de plantas no afectó significativamente la fotosíntesis de las hojas y no disminuyó el rendimiento semanal por unidad de área y el rendimiento total. El tratamiento de baja densidad tuvo el mayor rendimiento semanal por planta y el rendimiento total por planta en los tres períodos de cosecha, la mayor proporción de materia seca asignada a los frutos y los mayores contenidos de azúcar soluble, fenoles totales, flavonoides, proteínas solubles, vitamina C (Vc), clorofila y carotenoides en los frutos. Además, se encontró un contenido relativamente bajo de nitritos en los frutos después del tratamiento de baja densidad. El estudio indicó que el tratamiento de baja densidad estaba asociado con una alta calidad de los frutos sin reducir el rendimiento anual total del pepino bajo luz natural en el invernadero. Por lo tanto, nuestro estudio sugiere que reducir adecuadamente la densidad de plantas de pepino a 2.25 plantas m podría ser un enfoque práctico para los invernaderos en Shanghái, China.