Los fertilizantes de nitrógeno de liberación controlada están ganando popularidad en el cultivo de arroz (L.) por su capacidad para aumentar los rendimientos mientras reducen el impacto ambiental. El llenado de granos es esencial tanto para el rendimiento como para la calidad del arroz. Sin embargo, el impacto del fertilizante de nitrógeno de liberación controlada en las características de llenado de granos, así como la relación entre estas características y la calidad del arroz, sigue siendo incierto. Este estudio tuvo como objetivo identificar las características clave de llenado de granos que influyen en la calidad de molienda del arroz, la apariencia, las cualidades de cocción y consumo, y las propiedades fisicoquímicas del almidón. En este estudio, se llevó a cabo un experimento de campo de dos años que incluyó cuatro prácticas de manejo de nitrógeno: sin aporte de nitrógeno (CK), una práctica local de alto rendimiento con aplicaciones de urea dividida (100% urea, CU), una aplicación basal única de 100% de fertilizante de nitrógeno de liberación controlada (CRNF), y una mezcla de aplicación basal de 70% de fertilizante de nitrógeno de liberación controlada con 30% de urea (CRNF-CU). Los resultados mostraron que una cantidad suficiente de carbohidratos para el proceso de llenado de granos de arroz, como lo indica una mayor relación azúcar-espiguilla, es esencial para mejorar la calidad del grano. Una mayor relación azúcar-espiguilla mejora el proceso de llenado de granos, resultando en una tasa promedio de llenado de granos (G) y una tasa máxima de llenado de granos (G) elevadas, mientras que también reduce el tiempo total requerido para el llenado de granos (D). En comparación con CU, los tratamientos CRNF y CRNF-CU no cambiaron significativamente las cualidades de molienda, pero redujeron la tasa de granos lechosos y la lechosidad, mejorando así la calidad de apariencia. Estos tratamientos aumentaron los contenidos de amiloza y amilopectina mientras reducían el contenido de proteínas, aunque la proporción de los constituyentes de proteínas permaneció sin cambios. Estos tratamientos llevaron a gránulos de almidón más grandes con superficies notablemente más suaves. Además, CRNF y CRNF-CU redujeron la cristalinidad relativa y el orden estructural, mientras aumentaron la estructura amorfa en la región externa de los gránulos de almidón, lo que disminuyó la estabilidad cristalina del almidón de arroz. Los tratamientos también aumentaron la viscosidad y mejoraron las propiedades termodinámicas del almidón, resultando en una mejor calidad de cocción y consumo del arroz. En conclusión, el CRNF-CU es la estrategia más efectiva en este estudio para mejorar tanto el rendimiento como la calidad del grano. Esta práctica asegura un suministro adecuado de carbohidratos para el llenado de granos, lo cual es esencial para un llenado de granos eficiente y una mejora en la calidad general.