Comme toutes les légumineuses, cette culture est exigeante en éléments minéraux en particulier en potasse. La fertilisation doit être raisonnée sur plusieurs années, en tenant compte du niveau des réserves du sol, de la rotation pratiquée, des exportations, des restitutions organiques et des pertes par lessivage ou fixation.

A cela s'ajoute la difficulté qu'ont les racines du trèfle violet à absorber la potasse, d'où la nécessité d'enrichir la solution du sol. Avant la mise en place du trèfle violet, il faut majorer sensiblement la fumure potassique, c'est-à-dire réaliser une avance de fertilisation en potasse. Pratiquement, au cours de l'hiver, il faut apporter sur le trèfle violet les quantités de phosphate et de potasse nécessaires pour préserver les réserves du sol. L'avance de fertilisation potassique réalisée avant l'implantation du trèfle violet pourra être récupérée plus tard par les graminées qui sont capables de l'absorber plus facilement.

Ainsi, pour fabriquer une tonne de matière sèche, le trèfle violet prélève en moyenne :
Acide phosphorique P₂O₅ : 7 kg - Potasse : K₂O : 20 kg

Dans une parcelle au sol normalement pourvu en P₂O₅ et en K₂O et sur laquelle on pratique une rotation ray-grass d'Italie, maïs, trèfle violet, il faut épandre avant labour, pour la première année d'exploitation, 100 à 120 unités/ha de P₂O₅ et 300 à 350 unités/ha de K₂O.

En outre, il faut un bon état calcique et magnésien du sol. Le trèfle violet a besoin de 20 kg de chaux (CaO) et de 6 kg de magnésie pour fabriquer une tonne de matière sèche ; les exportations par la culture s'élèvent donc en moyenne, par ha et par an, à 200 kg de chaux et 60 kg de magnésie.