【目的】明确新疆小麦、玉米化肥利用效率现状，进一步优化养分管理，提高化肥利用效率，为新疆乃至全国粮食安全提供基础数据和技术支撑。【方法】2018—2020年，在新疆主要粮食种植区开展72个田间试验（小麦40个、玉米32个），设置氮磷钾（NPK）、无氮（PK）、无磷（NK）、无钾（NP）4个处理，3次重复，分析新疆当前施肥条件下小麦、玉米的养分吸收，氮、磷、钾肥产量反应，农学效率，肥料利用率等特征。【结果】（1）新疆小麦氮（N）、磷（P2O5）、钾肥（K2O）平均施用量分别为233.1、128.0和75.5 kg·hm-2，玉米氮、磷、钾肥平均施用量分别为254.9、148.0和67.8 kg·hm-2。（2）小麦NPK处理平均产量为7 504 kg·hm-2，氮、磷、钾肥的平均产量反应分别为2 206 kg·hm-2(500—3 795 kg·hm-2)、2 016 kg·hm-2(288—4 230 kg·hm-2)和1 362 kg·hm-2(105—2 910 kg·hm-2)，施氮、磷、钾肥的平均增产率分别为45.0%、39.7%和23.0%；玉米NPK处理平均产量为13 715 kg·hm-2，氮、磷、钾肥的平均产量反应分别为4 657 kg·hm-2(1 559—6 900 kg·hm-2)、1 942kg·hm-2(473—4 699 kg·hm-2)和1 297 kg·hm-2(113—5 440 kg·hm-2)，施氮、磷、钾肥的平均增产率分别为52.2%、21.2%和15.5%。玉米施氮肥的产量反应明显高于小麦。（3）NPK处理中，每形成100 kg小麦籽粒需氮（N）2.7 kg（1.7—4.0 kg）、磷（P2O5）0.8 kg（0.4 1.3 kg）、钾（K2O）2.1 kg（1.2—3.9 kg）；每形成100 kg玉米籽粒需氮（N）2.1 kg（1.5 2.9kg）、磷（P2O5）0.8 kg（0.4 1.2 kg）、钾（K2O）2.1 kg（0.7—3.4 kg）。（4）新疆小麦氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为9.6、15.9和18.7 kg·kg-1，磷、钾肥显著高于氮肥；玉米氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为18.7、13.4和18.1 kg·kg-1，氮、钾肥显著高于磷肥。玉米氮肥的农学效率高于小麦，磷、钾肥的农学效率两种作物差异不大。（5）新疆小麦氮、磷、钾肥的平均利用率分别为41.4%、21.8%和45.2%；玉米氮、磷、钾肥的平均利用率分别为46.9%、20.5%和49.6%。小麦、玉米的氮、钾肥利用率均显著高于磷肥。【结论】当前新疆小麦、玉米产量水平较高，氮、磷、钾肥利用效率已处于较高水平，氮、钾肥的利用率显著高于磷肥。小麦、玉米对缺氮最为敏感，其次对缺磷，缺钾的减产幅度最低。当前新疆小麦、玉米的氮肥施用量较合理，施钾量不足，小麦存在过量施磷。今后需加大小麦、玉米的钾肥投入，减少小麦的磷肥投入。