O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação contínua de doses crescentes de lodo de esgoto sobre os teores de carbono (C) associados à fração leve (C‐FL) e à fração pesada (associado à areia – C‐areia; associado ao silte – C‐silte – e associado à argila – C‐argila) de matéria orgânica em amostras de Latossolo. O experimento foi instalado em 1999, em Jaguariúna, SP, e os dados foram obtidos após a sexta aplicação de lodo de esgoto com doses acumuladas em base seca – 0, 30, 60, 120 e 240 Mg ha‐1 –, após seis cultivos subseqüentes de milho. Os tratamentos foram: testemunha, sem adição de lodo (L0); aplicação de lodo de esgoto para fornecer uma (L1), duas (L2), quatro (L4) e oito (L8) vezes a dose de nitrogênio requerida pelo milho. Como referência, foi amostrada uma área sob mata nativa, adjacente ao local do experimento. O acréscimo nas doses de lodo de esgoto aplicadas aumenta de modo linear os teores de C orgânico, C‐silte e C‐areia, e não interfere nos teores de C‐argila. À medida que se aumenta a dose de lodo de esgoto até 120 Mg ha‐1, há acréscimo no teor de C‐FL no solo. Em relação ao C orgânico, os teores de C associado aos compartimentos avaliados de matéria orgânica do solo têm a seguinte ordem de contribuição: C‐FL<C‐areia<C‐silte<C‐argila.The objective of this work was to evaluate the effect of the continued application of increasing doses of sewage sludge on the contents of carbon (C) associated to the light fraction (LF‐C) and to the heavy fraction (sand‐C, silt‐C and clay‐C) of soil organic matter, in Oxisol samples. The experiment was installed in 1999, in Jaguariúna, SP, Brazil. The data were obtained after the sixth sewage sludge (SS) application, and six corn cultivation cycles with accumulated doses (dry base) 0, 30, 60, 120 and 240 Mg ha‐1, and the treatments were: control, without sewage sludge addition (LO); application of sewage sludge to furnish one (L1), two (L2), four (L4), and eight (L8) times the N required by corn. As a reference, an adjacent area under forest was also sampled. The increase in the applied sewage sludge doses increases linearly the content of organic C (org C), silt‐C and sand‐C. As the sewage sludge dose is increased up to 120 Mg ha‐1, there is an increase in the content of LF‐C. The content of C associated to the evaluated compartments of soil organic matter follows this contribution order: FL‐C<sand‐C<silt‐C<clay‐C.