La calidad del cultivo tiende a disminuir con un aumento en el rendimiento del grano. El nitrógeno es un nutriente importante y la aplicación moderada de nitrógeno en el follaje (NFA) puede mejorar significativamente el rendimiento y la calidad del trigo. El objetivo de este estudio fue investigar el efecto de NFA en el rendimiento y la calidad del grano de trigo y su variación dependiente del genotipo. Dieciocho cultivares de trigo fueron utilizados y se aplicaron dos niveles de NFA (N1 y N2; 10,70 y 21,40 kg N ha dos días, respectivamente). Se observaron diferencias genotípicas significativas en el rendimiento y la calidad entre las 18 variedades, y sus respuestas a NFA difirieron. Para nueve variedades en el experimento, N1 aumentó el rendimiento del grano, pero N2 no lo hizo. Por el contrario, altas concentraciones de NFA no tuvieron efecto en el rendimiento del grano en las otras nueve variedades. El contenido y la composición de proteínas y los elementos traza (Fe, Zn, etc.) son elementos nutritivos que afectan notablemente la calidad y el rendimiento del grano de trigo. NFA aumentó significativamente las concentraciones de prolaminas y glutelinas en los granos, aumentando así la concentración total de proteínas. Las concentraciones de prolaminas, glutelinas y proteínas totales en los granos de los cultivares con menor contenido de proteínas fueron más sensibles a NFA que las de los cultivares con mayor contenido de proteínas. Además, NFA disminuyó significativamente la concentración de amilosa en los granos. Al afectar las concentraciones de prolaminas, glutelinas y amilosa en los granos, NFA aumentó significativamente los tiempos de desarrollo y estabilidad de la masa de harina de trigo correspondiente, mejorando así la calidad de la masa. Además, NFA redujo la relación molar de ácido fítico a Fe y Zn, aumentando la biodisponibilidad de los elementos traza. La aplicación juiciosa de fertilizante nitrogenado resultó en una mejora sinérgica en el rendimiento y la calidad.