Os solos do cerrado apresentam baixa fertilidade natural e variações em seus atributos, decorrentes tanto dos processos de formação pedogenética quanto do manejo agrícola aplicado. Em topossequências, o relevo também exerce influência de forma significativa sobre o fluxo de água, a redistribuição de partículas, no teor nutrientes e de matéria orgânica (MO). Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo, avaliar a variabilidade espacial do fracionamento químico e físico do carbono em uma topossequência no Oeste da Bahia. Para isso, construiu-se uma malha amostral irregular de pontos abrangendo todo o relevo (topo, ombro, meia encosta, pedimento e várzea), totalizando 137 pontos na camada de 0,0-0,2 m. Foram determinados os teores de carbono orgânico total (COT), estoque do carbono orgânico total (EstCOT), labilidade do carbono, bem como o fracionamento físico e químico da matéria orgânica. A análise geoestatística permitiu identificar dependência espacial forte ou moderada para a maioria das variáveis, com exceção da labilidade, e ajustes predominantes ao modelo gaussiano. Os resultados mostraram que carbono orgânico total (COT), estoque do carbono orgânico total (EstCOT), carbono orgânico particulado (COp) e o estoque do carbono orgânico particulado (EstCOp) aumentam da parte alta para a várzea, enquanto Coam e EstCOam destacaram-se no ombro. Os teores de ácido húmico (AH) foram mais elevados no topo e menores nas áreas com maior declividade, o ácido fúlvico (AF) predominou no pedimento, e a humina (HUM) foi mais expressiva no ombro. A krigagem possibilitou visualizar a distribuição espacial dessas frações, contribuindo para melhor compreensão do comportamento da matéria orgânica em função do relevo.