El maíz ceroso es un tipo especial de maíz que se consume principalmente como un vegetal fresco por los humanos. El nitrógeno (N) juega un papel esencial en la regulación del progreso del crecimiento, la maduración, el rendimiento y la calidad del maíz ceroso. Una tasa de aplicación de N razonable es vital para aumentar la acumulación tanto de N como de carbono (C) en los granos, mejorando así sinérgicamente la calidad del grano. Sin embargo, el impacto de los diferentes niveles de N en los cambios dinámicos en el metabolismo del N, la formación de carbohidratos y la síntesis de antocianinas en los granos de maíz ceroso púrpura, así como las relaciones regulatorias entre estos procesos, sigue siendo incierto. Para explorar los efectos de las tasas de aplicación de N variables en el metabolismo del N, la formación de carbohidratos y la síntesis de antocianinas en los granos durante el llenado, se llevó a cabo un experimento de campo de dos años utilizando la variedad de maíz ceroso púrpura Jinnuo20 (JN20). Este estudio examinó los diferentes niveles de N, específicamente 0 (N0), 120 (N1), 240 (N2) y 360 (N3) kg N ha. Los resultados del análisis revelaron que, para casi todos los rasgos medidos, la tasa de aplicación de N de N2 fue la más adecuada. En comparación con el tratamiento N0, la acumulación y el contenido de antocianinas, nitrógeno total, azúcares solubles, amilopectina y la relación C/N en los granos aumentaron en un promedio del 35.62%, 11.49%, 12.84%, 23.74%, 13.00% y 1.87% bajo el tratamiento N2 a lo largo de cinco etapas de llenado en dos años, respectivamente, mientras que el contenido del compuesto nocivo nitrito solo aumentó en un promedio del 30.2%. Correspondientemente, las actividades de las enzimas relacionadas también aumentaron significativamente y se mantuvieron bajo el tratamiento N2 en comparación con el tratamiento N0. Los resultados del análisis de regresión y correlación revelaron que la cantidad de acumulación de antocianinas estaba altamente correlacionada positivamente con las actividades de la fenilalanina amoníaco-liasa (PAL) y la flavanona 3-hidroxilasa (F3H), pero negativamente correlacionada con la actividad de la sintasa de antocianidinas (ANS) y la UDP-glucosa: flavonoide-3-O-glucosiltransferasa (UFGT). La reductasa de nitratos (NR) y la glutamina sintetasa (GS) mostraron correlaciones positivas significativas con el contenido total de nitrógeno y el contenido de lisina, y una correlación negativa significativa con el nitrito, mientras que los azúcares solubles estaban negativamente correlacionados con la actividad de la ADP-glucosa pirofosforilasa (AGPase), y el contenido de amilopectina estaba positivamente correlacionado con las actividades de la sintetasa de almidón soluble (SSS), la enzima de ramificación de almidón (SBE) y la enzima de desramificación de almidón (SDBE), respectivamente. Además, hubo correlaciones positivas o negativas entre los rasgos detectados. Por lo tanto, una tasa de aplicación de N razonable mejora la calidad nutricional del grano de maíz ceroso púrpura al regular el metabolismo del N, así como la biosíntesis de carbohidratos y antocianinas.