OBJETIVO: Estimar a pegada de carbono da dieta brasileira e de estratos sociodemográficos dessa população. MÉTODOS: A pegada de carbono da dieta foi estimada com base nos dados de dois registros alimentares de 24 horas, obtidos em 2008 e 2009, de uma amostra probabilística da população brasileira com 10 ou mais anos de idade (n = 34.003) e em coeficientes de impacto ambiental de alimentos e preparações culinárias consumidos no Brasil (gCO2e/kg). Médias com intervalos de confiança de 95% do consumo alimentar (kcal/pessoa/dia) e da pegada de carbono da dieta (gCO2e/pessoa/dia e em gCO2e/2.000kcal) foram calculadas para o conjunto da população e para estratos segundo sexo, idade, renda, escolaridade, macrorregiões e Unidade Federativa. Modelos de regressão linear foram utilizados para identificar diferenças significativas (p < 0,05) na pegada de carbono da dieta de diferentes estratos sociodemográficos. RESULTADOS: A pegada média de carbono da dieta brasileira foi de 4.489gCO2e/pessoa/dia. Foi maior para o sexo masculino, para a faixa etária de 20 a 49 anos e para as regiões Norte e Centro-Oeste, e tendeu a aumentar com a renda e a escolaridade. O padrão de associação da pegada a variáveis sociodemográficas não se alterou substancialmente com o ajuste para diferenças na quantidade consumida de alimentos, exceto por uma redução no excesso relativo da pegada entre homens e pelo aumento no excesso relativo da pegada na região Centro-Oeste. CONCLUSÃO: A pegada de carbono da dieta brasileira excede em cerca de 30% a pegada da dieta humana que poderia atender, simultaneamente, os requisitos nutricionais de uma dieta saudável e a meta global de contenção do aumento da temperatura média do planeta. O padrão de associação dessa pegada às variáveis sociodemográficas pode auxiliar na identificação de alvos prioritários para ações públicas que visem a reduzir os impactos ambientais do consumo alimentar no Brasil.