El sistema de cultivo de arroz sin labranza y siembra directa (NTDS) ha atraído considerable atención debido a sus beneficios sociales, económicos y ambientales. Sin embargo, se ha realizado una investigación muy limitada sobre la optimización de las prácticas de manejo del nitrógeno (N) para mejorar el rendimiento de grano y la eficiencia de uso de N (NUE) del arroz cultivado en NTDS. Un experimento de campo de fertilización con N se realizó con dos híbridos de arroz en 2020 y 2021; el experimento consistió en tres tasas de N (180, 153 y 0 kg N ha; N, N y N, respectivamente) y dos ratios de aplicación de N divididos entre las etapas de base, plántula (etapa de tres hojas), macollaje medio e iniciación de paniculas (50%, 0%, 30% y 20% y 0%, 30%, 40% y 30%; R y R, respectivamente). Aunque la tasa de N fue 15% más baja en el tratamiento N que en el tratamiento N, el rendimiento de grano para N fue igual o ligeramente mayor que el de N. N tuvo una mayor eficiencia agronómica de N aplicado (AE), productividad parcial del factor de N aplicado (PFP) y eficiencia de recuperación de N aplicado (RE) en comparación con N en un 10.1-24.7%, 15.0-20.1% y 1.8-12.6%, respectivamente. El rendimiento de grano, AE, PFP y RE en R fueron más altos que en R en un 0.8-4.6%, 2.4-19.7%, 0.7-4.6% y 3.5-30.0%, respectivamente. El aumento en el rendimiento de grano se debió a la mejora en el tamaño del órgano de reserva que resultó de paniculas más grandes, una mayor producción de biomasa en la madurez, que fue parcialmente atribuible a un aumento en la acumulación de biomasa después de la espigazón, y un índice de cosecha más alto. Nuestros resultados sugieren que es factible mejorar simultáneamente el rendimiento de grano y la NUE en arroz híbrido bajo NTDS a través de una aplicación de N retrasada y reducida, y los programas de mejoramiento actuales deben apuntar al tamaño de la panicula grande como un objetivo primario para el arroz NTDS.