Se realizó un ensayo de campo de dos años (2021-2023) para evaluar los impactos de la inclusión de cultivos de cobertura (CC) (centeno, trébol rojo, mezclas de centeno y trébol rojo, y control de barbecho) y la fertilización con nitrógeno (N) (0, 22, 45, 90, 135 y 180 kg N ha) en la producción de algodón en suelos arenosos. Los cultivos de cobertura se sembraron en octubre y se terminaron dos semanas antes de la siembra del algodón en mayo. El N se aplicó en aplicaciones divididas. La biomasa sobre el suelo de los cultivos de cobertura se recolectó, se secó en horno, se pesó y luego se utilizó para análisis de C y N. Se muestrearon los suelos en la terminación del CC y se analizaron las propiedades biogeoquímicas. Se estimaron los rendimientos de algodón y la eficiencia del uso de nutrientes agronómicos (aNUE). Las mezclas de CC proporcionaron mayores aportes de C y N orgánicos como devoluciones de residuos que las especies individuales. La integración de CC tuvo impactos limitados en las propiedades del suelo medidas. La integración de CC resultó en efectos positivos, neutros y adversos en el rendimiento del algodón y la aNUE según las especies y las temporadas de cultivo. La aplicación de N a 22 kg ha aumentó los rendimientos de algodón en 2022, mientras que las tasas más altas no mejoraron los rendimientos aún más. Se observaron patrones similares de impacto en la tasa de N de 45 kg ha en 2023. Los resultados indicaron que la integración de mezclas de CC puede favorecer la secuestración a largo plazo de C y N en suelos arenosos. Sin embargo, es esencial un manejo óptimo para aprovechar sus beneficios. Sería beneficioso realizar investigaciones relevantes para comprender mejor la descomposición de sus residuos y mejorar el manejo de los resultados deseados.