RESUMO:Populações de milho (Zea mays L.) com características desejáveis e eficientes quanto ao uso de nutrientes são promissoras para uso em agricultura de baixo nível tecnológico. Assim, o presente trabalho foi realizado com o objetivo de estudar a variabilidade genética e identificar populações eficientes quanto ao uso do nitrogênio (N), visando à produção de óleo nos grãos. Neste sentido, foram realizados quatro ensaios de competição de populações de milho em Palmas, Tocantins, sendo dois ensaios na safra e dois na entressafra, sob condições de alto (150 kg ha -1 de N) e baixo N (0 kg ha -1 de N) em cobertura. O delineamento experimental utilizado em cada ensaio foi de blocos casualizados com três repetições e dez tratamentos. Foi determinada a eficiência do uso de N por meio da metodologia de Fischer e a divergência genética pelo método de agrupamento de otimização de Tocher, para o teor de óleo nos grãos. No estudo da divergência genética, cada ensaio representou uma variável distinta no modelo multivariado. Os ensaios de safra e entressafra, independentemente das doses de N, foram similares para o teor de óleo nos grãos. As populações POP 12 e POP 13 são potencialmente promissoras para produção de óleo e eficientes no uso do N.