Bayam merupakan salah satu tanaman sayuran yang banyak dibudidayakan dan membutuhkan nitrogen selama pertumbuhannya, yang dipenuhi melalui pemupukan. Pupuk nitrogen yang paling umum digunakan adalah urea. Aplikasi urea tinggi akan meningkatkan pertumbuhan bayam, namun disisi lain dapat menyebakan terjadinya akumulasi nitrat berlebih yang membahayakan kesehatan. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui dosis pupuk urea yang meningkatkan pertumbuhan tanaman bayam dengan akumulasi kandungan nitrat rendah di daun, air dan tanah. Penelitian ini dilaksanakan di Desa Sukosari, Jumantono, Karanganyar pada bulan Juli-Agustus 2023. Penelitian menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) faktorial dengan dua faktor perlakuan. Faktor pertama yaitu dua jenis bayam (hijau (B1) dan merah (B2)) dan dosis pupuk urea dengan 7 taraf (0, 50,100, 150, 200, 250 dan 300 kg/ha). Dari kedua faktor diperoleh 14 kombinasi perlakuan yang dikemudian diulang tiga kali sehingga diperoleh 42 satuan percobaan. Analisis data menggunakan analisis varian (ANOVA) dan dilanjutkan dengan Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf kepercayaan α = 95%. Hasil penelitian diketahui bahwa pemberian pupuk urea dengan dosis 250 dan 300 kg.ha^-1 meningkatkan akumulasi kandungan nitrat di daun bayam namun masih dibawah ambang batas konsumsi nitrat. Aplikasi pupuk urea hingga dosis 300 kg.ha^-1 meningkatkan kandungan nitrogen total dalam tanaman bayam. Pemberian pupuk urea pada beberapa dosis belum dapat meningkatkan variabel aktivitas fisiologis tanaman bayam lainnya. Aplikasi pupuk urea hingga dosis 300 kg.ha^-1 belum dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman bayam dengan akumulasi kandungan nitrat di daun, air dan tanah yang masih dibawah ambang batas konsumsi nitrat. Bayam merah memiliki akumulasi kandungan nitrat di daun lebih rendah yaitu sebesar 202,13 mg.kg^-1 daripada bayam hijau sebesar 318,68 mg.kg^-1.