ระยะข้าวตั้งท้องเป็นระยะที่ข้าวกำลังจะออกรวง นับวันหลังจากระยะสร้างรวงอ่อน 5-7 วัน ลำต้นข้าวจะเปลี่ยนจากลักษณะแบนเป็นต้นกลม อวบ ระยะนี้โดยทั่วไปข้าวจะสะสมอาหารไว้ในลำต้นของแต่ละหน่อแล้ว ต้นข้าวสามารถดึงธาตุอาหารมาใช้ในการเจริญเติบโตของรวงได้ บางครั้งสำหรับพันธุ์ข้าวไม่ไวต่อช่วงแสง ที่มีการแตกกอมาก อาหารที่สะสมไว้อาจไม่เพียงพอ ระยะข้าวตั้งท้องแนะนำให้ใส่ปุ๋ยไนโตรเจน (N) อีกครั้ง (สำหรับข้าวนาปีซึ่งเป็นพันธุ์ข้าวไวต่อช่วงแสงที่ปลูกในดินทรายให้ใส่ปุ๋ย 46-0-0 อัตรา 7-10 กิโลกรัมต่อไร่)