As mudanças nas distintas frações da matéria orgânica do solo (MOS) sob cultivo do eucalipto são pouco conhecidas. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o impacto do cultivo do eucalipto nos estoques de C das diversas frações da MOS, em solos ocupados anteriormente por pastagens degradadas, bem como verificar qual fração da MOS constitui-se um indicador mais sensível à mudança de uso do solo. O estudo foi realizado em plantações comerciais de eucalipto em dois locais na região do Vale do Rio Doce-MG (Belo Oriente e Virginópolis), onde foram determinados em amostras dos solos: C orgânico total (COT), C da fração leve (leve livre - FLL e leve oclusa - FLO), da fração pesada (areia – AR, silte + argila – S + A e argila - ARG), da biomassa microbiana (BM) e das frações húmicas (ácidos fúlvicos – FAF, ácidos húmicos – FAH e huminas – FH). Os resultados indicaram que, de maneira geral, os solos sob os diferentes tipos de uso em Virginópolis, em virtude da menor temperatura média anual e maior teor de argila, apresentaram maiores estoques de C em todas as frações da MOS em relação a Belo Oriente. Assim, o seqüestro de C no solo pelo cultivo do eucalipto foi maior em Virginópolis (14,2 t ha^-1) que em Belo Oriente (10,0 t ha^-1), resultando numa taxa de seqüestro de C de aproximadamente 0,42 e 0,29 t ha^-1 ano^-1 , respectivamente. Em Belo Oriente, o cultivo do eucalipto favoreceu o aumento no estoque de C das frações ARG, S + A e FH no solo. Comportamento semelhante foi observado para o C das FLL, FAF e FAH, em Virginópolis. Dentre todas as frações da MOS analisadas, a BM e a FLO foram indicadores menos sensíveis às alterações na MOS após três décadas da mudança de uso do solo. Com isso, o COT e a fração leve livre, ácidos fúlvicos, ácidos húmicos e humina foram mais eficientes nesse sentido.Little is known about the changes in different soil organic matter (SOM) fractions under short-rotation eucalypt plantations. This study aimed to evaluate the impact of eucalypt cultivation on C stocks of several organic matter fractions in soils previously covered with degraded pasture, as well as to identify which SOM fractions are more sensitive indicators of land use change impacts. The study was conducted at two sites (Belo Oriente and Virginópolis) with commercial short-rotation eucalypt plantations in the Rio Doce Valley region, Minas Gerais state, Brazil. The soil samples were analyzed for: total organic C (TOC), light fraction C (free light – FLL and occluded light- FLO), C associated to heavy fractions (sand – AR, silt + clay – S+A and clay - ARG), microbial biomass C (BM) and humic fractions C (fulvic acids– FAF; humic acid– FAH and humin– FH). Results indicate that overall organic C stockst in all SOM fractions were higher in soils of Virginópolis than those of Belo Oriente due to the lower annual mean temperature and higher clay content. Thus, soil C sequestration by eucalypt plantations was higher in Virginópolis (14.2 t ha^-1) than in Belo Oriente (10.0 t ha^-1), resulting in a C sequestration rate of 0.42 t ha^-1 yr^-1 and 0.29 t ha^-1 yr^-1 , respectively. In Belo Oriente the eucalypt plantations also favored the increase in C stocks of the ARG, S + A and FH fractions. A similar pattern was observed for C of FLL, FAF and FAH in Virginópolis. Of all SOM fractions, the BM and the FLO were the least sensitive indicators of alterations in SOM three decades after land use changes. In this regard, TOC and C of FLL, FAF, FAH and FH were more efficient.