小麦生长发育所必需的营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫等和微量元素铁、锰、硼、锌、铜、钼等，其中碳、氢、氧三元素占小麦干物质的95%左右，因其在空气和水中大量存在，可直接吸收利用，一般不缺乏。其他元素则主要通过根系从土壤中吸收，虽然只占小麦干物质的5%左右，但对小麦生长发育有重要影响。
  由于氮、磷、钾的需要量较大，而且有着重要生理作用，故称作肥料三要素。肥料三要素对小麦生长发育所起的作用各不相同，不能互相代替，缺少某一种或配合失调，都会使小麦生长受到影响。氮是氨基酸、蛋白质、酶、核酸及其他含氮物质的组成部分，是构成小麦细胞原生质的主要成分。
  氮素肥料能促进小麦根、茎、叶和分蘖生长，增加绿色面积和叶绿素含量，加强光合作用。施氮肥后最明显的变化就是叶片绿色加深。与适当磷素配合，在分蘖期可促进分蘖，在幼穗分化期可增加小穗和小花数，提高结实率。生育后期保持适当的氮素营养，可提高粒重和改善子粒品质。
  氮素营养合理，则小麦植株健壮，生长良好；氮素缺乏，则叶片发黄，植株生长受到抑制，茎叶细小，分枝少，产量低；氮素过量，易造成生长过旺，植株徒长，引起倒伏，成熟期延迟，同时增加成本，造成浪费。磷是核苷酸、核酸、磷脂的组成成分，不仅是小麦细胞核的重要成分，还直接参与呼吸和光合作用，并参与碳水化合物的合成、分解和运转过程。
  磷素充足，有利于小麦分蘖、生根、穗发育及籽粒灌浆，可促进成熟，增加粒重。在冬季寒冷的地区，适当增施磷肥还可以增强小麦安全越冬能力；磷素不足时，根系发育受到抑制，分蘖减少，叶色暗绿，无光泽，严重缺磷时，叶色发紫，光合作用减弱，抽穗开花期延迟，子粒灌浆不正常，千粒重降低，品质不良，影响产量。
  钾不参与植物体内有机分子的组成，但它是许多酶的活化剂，另外，对气孔的开放是必需的。钾能促进碳水化合物的形成与转化，使叶中的糖分向正在生长的器官输送。钾能增强小麦抵抗低温、高温和干旱的能力。钾还可以促进维管束的发育，使茎秆坚韧，提高抗倒伏的能力。
  钾素不足时，小麦植株生长延迟，茎秆变矮而脆弱，机械组织、输导组织发育不良，容易倒伏；抗旱和抗寒能力减弱；分蘖力和光合作用都受到限制；叶片失绿，出现大、小斑点坏死组织，下部叶片提早干枯；根系生长不良，抽穗和成熟期显著提早，穗少粒少，灌浆不足，产量降低，品质变劣。
  肥料三要素对小麦生长发育的作用不是彼此孤立的，而是相互联系和相互作用的，磷可以促进对氮和其他养分的吸收，钾也可以促进氮、磷的转化，只有氮、磷、钾三要素以及其他必需营养元素适当配合，才能发挥更大的肥效。