Objetivou-se, com este trabalho, avaliar os teores de metais pesados no solo e em plantas de girassol adubadas com doses de lodo de esgoto. O experimento foi desenvolvido em Cambissolo Háplico, no período de abril a setembro de 2011. Os tratamentos, distribuídos no delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições, corresponderam a um tratamento com adubação química e cinco doses de lodo de esgoto aplicadas com base nos teores de N do resíduo e na exigência de N do girassol (0; 4,84; 9,68; 19,36 e 29,04 t ha-1, em base seca). Os teores de Zn no solo e na planta foram maiores nos tratamentos com a aplicação de lodo de esgoto quando comparados com a adubação química. A aplicação de lodo de esgoto resulta em aumento nos teores de Cu, Ni e Pb no solo e não apresenta influência sobre os teores de Zn, Fe, Mn, B, Cd e Cr neste substrato. Por outro lado, na planta, com o aumento da dose de lodo de esgoto, houve aumento dos teores de Zn, Cu e Mn e redução do teor de Pb.