脲銨氮肥的增效機理主要有以下三個方面：
1、脲銨氮肥可減少氨的揮發損失。尿素施入土壤后，在脲酶的作用下轉化為銨氮形態。在中性或堿性土壤中，銨態氮會分解釋放出易揮發的氨氣。硫酸銨、氯化銨是典型的生理酸性肥料。脲銨氮肥施入土壤，銨態氮肥被根系吸收后，降低了土壤pH值，可有效減少氨的揮發。
另外，生理酸性肥料形成的酸性土壤環境以及氯離子、硫酸根離子的存在，降低了土壤脲酶活性，減緩尿素分子礦化成銨態氮的速度。
2、脲銨氮肥可減少硝態氮淋失和反硝化損失。硝態氮是以陰離子的形態存在于土壤中。而陰離子不易被土壤膠體吸附，很容易隨水流失（包括地表徑流和地下徑流）。硝態氮還可以被反硝化細菌轉化成氮氣和氮氧化物。脲銨氮肥能減緩或抵制“尿素分子→銨態氮→硝態氮”的轉化過程，可降低硝態氮的淋失和反硝化損失。
氯離子可有效地抑制銨態氮的硝化作用，減少氮的損失。脲銨氮肥能保持土壤中較高的NH4+:NO3-比例，能滿足喜銨作物的需要。
3、脲銨氮肥可提高中微量元素的有效性。平衡施肥是測土配方施肥的理論依據之一。注重氮、磷、鉀大量元素的同時，補充中微量元素是平衡施肥、提高肥效的重要措施。但是，中微量元素多以金屬離子為有效形態，這些金屬離子易與磷酸根結合形成不溶或難溶性的化合物，降低肥效。將中微量元素肥料與氮肥一起造粒制成商品肥料，可以有效地降低與磷酸根結合固化的比例，提高中微量元素的有效性。
以上增效機理決定了脲銨氮肥有顯著的增產效果。江蘇省農業委員會（原農林廳）組織的土壤肥料試驗機構對脲銨氮肥（尿素態氮15%+銨態氮15%+鋅0.2%）的肥效試驗結果。