脲铵氮肥的增效机理主要有以下三个方面：
1、脲铵氮肥可减少氨的挥发损失。尿素施入土壤后，在脲酶的作用下转化为铵氮形态。在中性或碱性土壤中，铵态氮会分解释放出易挥发的氨气。硫酸铵、氯化铵是典型的生理酸性肥料。脲铵氮肥施入土壤，铵态氮肥被根系吸收后，降低了土壤pH值，可有效减少氨的挥发。
另外，生理酸性肥料形成的酸性土壤环境以及氯离子、硫酸根离子的存在，降低了土壤脲酶活性，减缓尿素分子矿化成铵态氮的速度。
2、脲铵氮肥可减少硝态氮淋失和反硝化损失。硝态氮是以阴离子的形态存在于土壤中。而阴离子不易被土壤胶体吸附，很容易随水流失（包括地表径流和地下径流）。硝态氮还可以被反硝化细菌转化成氮气和氮氧化物。脲铵氮肥能减缓或抵制“尿素分子→铵态氮→硝态氮”的转化过程，可降低硝态氮的淋失和反硝化损失。
氯离子可有效地抑制铵态氮的硝化作用，减少氮的损失。脲铵氮肥能保持土壤中较高的NH4+:NO3-比例，能满足喜铵作物的需要。
3、脲铵氮肥可提高中微量元素的有效性。平衡施肥是测土配方施肥的理论依据之一。注重氮、磷、钾大量元素的同时，补充中微量元素是平衡施肥、提高肥效的重要措施。但是，中微量元素多以金属离子为有效形态，这些金属离子易与磷酸根结合形成不溶或难溶性的化合物，降低肥效。将中微量元素肥料与氮肥一起造粒制成商品肥料，可以有效地降低与磷酸根结合固化的比例，提高中微量元素的有效性。
以上增效机理决定了脲铵氮肥有显著的增产效果。江苏省农业委员会（原农林厅）组织的土壤肥料试验机构对脲铵氮肥（尿素态氮15%+铵态氮15%+锌0.2%）的肥效试验结果。