Com o objetivo de avaliar o efeito da aplicação de doses crescentes de biossólido (0, 5, 10, 15, 20 e 40 t ha-1, base seca) em atributos químicos do solo, crescimento e absorção de macro e micronutrientes em um povoamento de Eucalyptus grandis, foi instalado um experimento na Estação Experimental de Itatinga da ESALQ/USP, Itatinga (SP). Alguns tratamentos tiveram suplementação de K e P e, como referência, em um dos tratamentos foi aplicada adubação mineral como praticado em empresas florestadoras com alta tecnologia na região.O solo da área foi caracterizado como Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico textura média. Seis meses após a aplicação do biossólido, não foram constatadas alterações do pH e dos teores de P, Mg, Zn, Cu e B no solo. Foi observada elevação dos teores de K, Ca e S no solo, bem como redução das concentrações de Al, Fe e Mn, dependendo da dose de biossólido aplicada. Diferentemente, 13 meses após a aplicação do biossólido, percebeu-se a elevação do pH e dos teores de P, Ca, K e S somente na camada de 0-5 cm. Nas duas épocas de amostragem do solo, a elevação das doses de biossólido ocasionou redução dos teores de MO somente na camada de 0-5 cm. Em compasso com a mineralização da MO no solo, os teores de N e S no tecido foliar elevaram-se com o aumento das doses de biossólido em ambas as épocas de amostragem. A disponibilidade de P assimilável (P-resina) elevou-se, consideravelmente, com o tempo de contato do biossólido com o solo, resultando em maior absorção de P e crescimento das plantas. A aplicação de fertilizante fosfatado no sulco ou cova de plantio, conjuntamente com o biossólido, mostrou-se necessária para elevar o crescimento inicial das plantas, assegurando atendimento das elevadas demandas iniciais deste nutriente. A suplementação de K em plantações jovens de eucalipto poderá não ser necessária para doses de biossólido maiores que 10 t ha-1, quando as concentrações de K trocável forem médias. A elevação das doses de biossólido, de 0 a 40 t ha-1, resultou numa resposta quadrática em termos de produção de madeira. A resposta à aplicação de biossólido elevou-se com a idade, refletindo, principalmente, os efeitos benéficos decorrentes da elevação da disponibilidade de nutrientes para as árvores.