La aplicación de nitrógeno (N) mejora el rendimiento del trigo de invierno. La aplicación excesiva de N afecta los rendimientos de trigo de invierno, lo que conduce a bajos ingresos netos e impactos ambientales negativos, por lo tanto, optimizar la aplicación de N es esencial. En este estudio, se investigaron los efectos de las tasas de N en el crecimiento del cultivo, el rendimiento, el ingreso neto (NI), la eficiencia en el uso del agua (WUE) y la eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE) en los distritos de riego del altiplano loess oriental, China, utilizando siete tasas de aplicación de N (N0, N90, N180, N210, N240, N270 y N300 kg ha) durante las temporadas 2016-2017 y 2017-2018. La aplicación de N aumentó significativamente el consumo total de agua a 0-200 cm durante el período de crecimiento, la materia seca aérea en la madurez, la acumulación de nitrógeno en el grano, el rendimiento, el NI y el WUE. Sin embargo, el N que excede los 240 kg ha no favoreció la materia seca y la acumulación de nitrógeno o la translocación desde la etapa de antesis hasta la etapa de madurez, lo que llevó a una reducción en el rendimiento, NI y WUE. La tasa de transpiración y la conductancia estomática N240 fueron más altas de 21 a 28 días después de la antesis, a 187-276 kg ha, lo que puede lograr un alto rendimiento y rentabilidad con costos ambientales relativamente bajos.