A utilização de plantas de cobertura do solo pode otimizar o aporte de material orgânico, melhorar as características físicas e biológicas; promover a ciclagem nutrientes como o N, que é um dos nutrientes mais exigidos pela cultura do milho, podendo tornar-se um fator limitante de seu rendimento. Neste sentido, objetivou-se com este estudo avaliar os componentes de produção e produtividade do milho em sucessão a plantas de cobertura e doses de nitrogênio, assim como o balanço de nitrogênio em um solo arenoso no Cerrado do Oeste da Bahia. O experimento foi disposto em delineamento em blocos ao acaso com parcela subdividida; as parcelas principais teve como tratamentos principais três plantas de cobertura (Crotalária, Brachiaria e Pousio) e as subparcelas, os tratamentos secundários compostos por cinco doses de nitrogênio (0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1), com quatro repetições. O estudo foi desenvolvido em Neossolo Quartzarênico, no município de Riachão das Neves, no oeste da Bahia. As variáveis analisadas, massa seca do colmo, massa seca da palha, e produtividade sofreram influência das plantas de cobertura. As variáveis altura, massa seca do colmo, massa seca das folhas e produtividade foi significante para doses de nitrogênio. A massa de 100 grãos e produtividade teve influência na interação entre os tratamentos. Sendo para produtividade resultado superior em sucessão à brachiária. O balanço teórico de nitrogênio do milho em sucessão a plantas de cobertura no Cerrado mostrou que todas as plantas de cobertura, até mesmo o pousio, tiveram resultados positivos; apenas no sistema em que houve adubação nitrogenada, e que não tinha cobertura do solo, teve um saldo negativo de nitrogênio.