Una mayor densidad de siembra y una combinación de disminución de la tasa de nitrógeno (N) pueden obtener un rendimiento estable y mejorar la utilización de N. Sin embargo, los efectos de una mayor densidad de siembra y una combinación de disminución de la tasa de N en el rendimiento y la utilización de nutrientes en diferentes regiones ecológicas no están claros. El objetivo de esta investigación fue evaluar los impactos interactivos de las tasas de N y las densidades de siembra en los rendimientos de arroz de doble cultivo y la utilización de nutrientes en dos regiones ecológicas en experimentos de campo durante 2018 y 2019. Los resultados mostraron que, en Shanggao, las densidades de siembra aumentadas en un 67% y un 200% compensaron las pérdidas de biomasa, absorción de nutrientes y rendimiento de la reducción de la aplicación de N en un 20% y un 27% e incrementaron la utilización de nutrientes de las temporadas temprana y tardía. Sin embargo, en Xingguo, en comparación con el tratamiento ND (165 kg/ha con 57 plantas por m), el rendimiento de arroz tardío bajo el tratamiento ND (120 kg/ha con 114 plantas por m) disminuyó un 6,71% y un 5,02% en 2018 y 2019, respectivamente. La tasa fotosintética y la absorción de nutrientes probablemente estaban relacionadas con la interacción positiva en el rendimiento de arroz de doble cultivo en las dos regiones ecológicas. Nuestros resultados indican que la siembra densa es una estrategia de cultivo factible para reducir los aportes de N para el arroz de doble cultivo, pero los bajos suministros de nutrientes del suelo afectan negativamente los rendimientos estables en diferentes regiones ecológicas.