A adoção do sistema de plantio direto (SPD), aliado a integração lavoura pecuária (ILP) tem sido uma estratégia fomentada no Brasil, visando maximizar o rendimento das áreas e aumentar a lucratividade do agronegócio. O objetivo deste trabalho foi avaliar o rendimento de grãos e atributos fitotécnicos nas culturas de milho e soja, em sistema de ILP, sob plantio direto, após o cultivo de pastos anuais de inverno, puros ou diversificados, com ausência ou presença de animais em pastejo de diferentes categorias. O experimento foi instalado no município de Castro (PR), em um Latossolo Bruno distrófico textura argilosa, empregando-se delineamento experimental de blocos completos aleatorizados, em esquema fatorial 4 x 2, com três repetições. Os tratamentos incluíram quatro combinações de pastagens (diversificadas ou puras) e categorias de animais (leves e pesados), submetidas ou não ao pastejo animal durante o inverno. Durante o verão de 2008/09 e 2009/10 a área foi cultivada com soja e milho, respectivamente, e procederam-se avaliações de rendimento de grãos e atributos fitotécnicos. Os tratamentos não alteraram o rendimento e o peso de mil sementes (PMS) de soja. Na cultura do milho, o pastejo animal, durante o inverno, aumentou a população de plantas e o rendimento de grãos, mas proporcionou ligeira diminuição no PMS. As combinações de pastos (diversificados ou puros) e categorias de animais (leves e pesados) não interferiram na cultura da soja, mas beneficiaram a cultura do milho.