Resumo. Um dos principais subprodutos da indústria sucroalcooleira é a vinhaça a qual é rica em nutrientes, especialmente potássio. Objetivou-se com esse trabalho avaliar a qualidade tecnológica e produtividade da cana-de-açúcar, após aplicação de doses de vinhaça em cana de terceiro corte. O estudo foi realizado em um Latossolo Vermelho distroférrico, franco argilo arenoso, na usina monte verde – BUNGE, no município de Ponta Porã, MS. Foi utilizado delineamento de blocos casualizados sendo avaliadas quatro doses de vinhaça (0; 450; 600 e 750 m3 ha-1) com cinco repetições. Foi utilizada a variedade de cana-de-açúcar RB 855453 de ciclo precoce, com espaçamento entre linhas de 1,5 m. O plantio da cana ocorreu no ano de 2008, utilizando preparo convencional do solo. O POL% aumentou 3,38%, para o °BRIX% houve incremento de 5,03%, o AR% aumentou 22%, para a variável FIBRA% houve incremento de 6,7% e o ATR% aumentou 4,94%, com as doses de vinhaça. Para produtividade houve incremento de 4 Mg da menor para maior dose de vinhaça. A aplicação de doses de vinhaça melhorou a qualidade tecnológica, exceto pureza para a indústria. As doses da vinhaça aumentaram a produtividade da cana-de-açúcar.