La llanura del norte de China es una de las principales regiones de cultivo de trigo. Como piedra angular de la seguridad alimentaria global, el trigo hace que el aumento de su rendimiento sea críticamente importante. El azufre regula críticamente la fotosíntesis, la defensa antioxidante y la dinámica de llenado de granos. Para dilucidar los mecanismos fisiológicos del azufre en el llenado de granos de trigo y guiar las prácticas de campo, se realizó un experimento de campo de dos años (2022-2023 y 2023-2024) en la llanura del norte de China utilizando dos cultivares dominantes, Jimai 20 (JM20) y Yannong 999 (YN999). Se aplicaron cuatro gradientes de azufre (sulfato de amonio) (S1: 15 kg ha; S2: 30 kg ha; S3: 45 kg ha; S4: 60 kg ha) y un control (S0) en la etapa de unión a través de un sistema de fertirrigación por goteo. Los hallazgos clave revelan que la aplicación óptima de azufre (YN999: 45 kg ha; JM20: 30-45 kg ha) mejoró la capacidad fotosintética post-antesis al aumentar los valores SPAD de la hoja de bandera y la actividad de la superóxido dismutasa (SOD) mientras reducía la acumulación de malondialdehído (MDA), retrasando así la senescencia de las hojas. Estas mejoras se tradujeron en parámetros de llenado de grano optimizados: YN999 y JM20 mostraron aumentos del 2.27-5.62% y 13.20-13.86% en la tasa media de llenado de grano, extensiones del 3.92-4.73% y 2.11-4.36% en la duración del llenado de grano, y aumentos del 7.62-7.83% y 9.55-10.23% en el peso de mil granos, respectivamente. En consecuencia, el rendimiento aumentó en 0.58-1.54 t ha para YN999 y 1.36-1.49 t ha para JM20. En condiciones de fertirrigación por goteo en la llanura del norte de China, la aplicación de azufre a 30-45 kg ha aumenta efectivamente el rendimiento de trigo. Estos hallazgos proporcionan orientación sobre fertilización para el desarrollo de la agricultura de precisión y pueden ayudar a aliviar la tendencia local de deficiencia de azufre en el suelo.