تنضج نباتات السمسم بعد (105 - 120 يوما) من الزراعة حسب الأصناف المزروعة والمنطقة ودرجات الحرارة ونوع التربة. وتعرف علامات النضج باصفرار الأوراق والساق، حيث تتساقط الأوراق ويتحول لون العلب الثمرية ولاسيما السفلية منها إلى اللون الأصفر ثم البني أو الأسمر. وعند ظهور هذه العلامات يوقف الري حتى لا تتعرض النباتات للإصابة بأمراض الذبول و فقد كمية كبيرة من المحصول.

الا يحدث نضج السمسم دفعة واحدة، فعند نضج العلب الثمرية العليا تكون السفلية قد تفتحت وتساقطت البذور منها وخاصة في الأصناف ذات الثمار المتفتحة، لذلك يفضل حصادها في مرحلة النضج الفيزيولوجي Physiological maturity أي عندما تتلون العلب الثمرية السفلية بلون أسمر والبذور الموجودة داخلها باللون الأصفر الشمعي مع الأخذ بالحسبان أن التبكير الزائد في الحصاد يؤدي إلى ارتفاع نسبة الحبوب الضامرة.

يجب الحصاد بعد تمام تساقط الأوراق بحوالي أسبوع حيث أن ثمار السمسم مقاومة للانفتاح حتى تمام النضج ونقل المحصول إلي المنشر مما يساعد على نضج جميع الثمار على النباتات وبالتالي زيادة المحصول. ويتم الحصاد بتقطيع النباتات فوق سطح التربة وربطها في حزم بقطر من 35-40 سم ولا يفضل زيادة قطر الحزمة عن ذلك حتى لا تتعفن النباتات داخلها. ثم تنقل الحزم إلى المنشر وتوضع في أكوام كل منها من 4-6 حزم على شكل هرمي وبحيث تكون قمة النباتات لأعلى ثم تترك حوالي 10-15 يوما للجفاف مع تغيير وضع الحزم من الداخل إلى الخارج.

ويتم الحصول على البذور بقلب الحزم رأسا على عقب فوق أرض نظيفة خالية من الشقوق أو فوق قطعة قماش بعد تمام الجفاف وتهز جيدا مع الضرب عليها باليد أو بالعصي، ثم تغربل وتنظف لتعبأ بعدها في أجولة نظيفة من الخيش وتخزن على ألا تزيد رطوبتها عن 9% في مخازن جيدة التهوية، بحيث ترفع الأجولة بعيدا عن رطوبة التربة. ويمكن التأخر بحصاد الأصناف المقاومة للانفراط أو زيادة فترة تجفيفها لمدة 4-5 أسابيع. ملاحظة: لا يفضل قلع النباتات بجذورها حيث يعلق بالجذور بعض الرمال أو حبات التربة والتي تخلط مع البذرة عند تنفيض الحزم.

وتتوفر بعض الالات التي يمكن استخدامها في حصاد السمسم مثل الحصادة الالية التي تقوم بقطع النباتات على ارتفاع محدد من سطح التربة ثم تستخدم الدراسة اللاقطة Pick- up Combine لتقوم بعملية الدراسة والتذرية والتنظيف.