O uso do gesso é uma tecnologia eficiente em promover maior crescimento e distribuição do sistema radicular das plantas na subsuperfície dos solos do Cerrado, devido à correção dos baixos teores de bases trocáveis e elevada saturação por alumínio. Com isso, tem-se obtido ganhos no rendimento das culturas, em especial quando ocorrem veranicos. Além de maior produtividade das culturas, há também a possibilidade de aumentar o teor de matéria orgânica do solo, principalmente em culturas que aportam grandes quantidades de biomassa radicular nas camadas mais profundas. Assim a cana-de-açúcar, com alta demanda hídrica e produção de biomassa, reúne condições de responder, de forma positiva, em produtividade e teor de matéria orgânica do solo, ao uso do gesso. No entanto, ainda são poucos os estudos que avaliam os efeitos do gesso na produção de cana-de-açúcar em solos do Cerrado. Portanto, o objetivo desse trabalho foi avaliar a produtividade de cana-de-açúcar, atributos químicos e o estoque de carbono no solo de Cerrado sob uso de gesso. O experimento foi conduzido na área experimental localizada na Embrapa Cerrados, em Planaltina – DF. O delineamento do experimento constituiu-se de blocos casualizados, com 4 repetições e 2 tratamentos: testemunha (0 Mg ha-1) e dose recomendada (5 Mg ha-1). Aplicou-se o gesso a lanço na superfície do solo após o plantio da cana-de-açúcar com irrigação para o estabelecimento da cultura na estação seca. O rendimento de colmos, a qualidade tecnológica, biomassa de colmos e a produção de palha foram avaliados na cana planta e em três socas. Efetuou-se a coleta de solo após avaliação da terceira soca em sete camadas (0 5; 5-10; 10-20; 20-40; 40-60; 60-80 e 80-100 cm), para a determinação dos atributos químicos, carbono orgânico, carbono total, carbono particulado e densidade do solo. O uso do gesso proporcionou aumento na produtividade de colmos, de açúcares redutores totais, biomassa de colmos e palha da cana planta e nas três socas. Elevou os teores de Ca2+, Mg2+e SO42- e reduziu a saturação por alumínio nas camadas de 20-100 cm, 40-100 cm, 0-100 cm e 40-100 cm, respectivamente. Além disso, o gesso também propiciou maior acúmulo de matéria orgânica e maiores valores da capacidade de troca catiônica na camada de 40-100 cm. O gesso ainda aumentou em 5,4 Mg ha-1 o estoque de carbono total (CT) no solo na camada de 0-100 cm, sendo 4,4 Mg ha-1 na camada de 40-100 cm. O estoque de carbono particulado (CP) na camada de 40-100 cm aumentou em 18,4% devido ao uso do gesso e representou 15,9% do incremento observado do estoque de CT, enquanto que o estoque de carbono associado aos minerais (CM) aumentou 6,8% com aplicação de gesso, representando 84,1% do acréscimo no estoque de CT. Do incremento total obtido nos estoques de C devido ao uso do gesso, 80% ocorreram na camada de 40-100 cm.