A cana-de-açúcar no Brasil apresenta um papel essencial para o agronegócio, seja no âmbito econômico, com a produção de açúcar, álcool e na cogeração de energia elétrica, ou na esfera social pela geração de emprego e renda. Para manter a liderança na produção agrícola é necessário implantar sistemas de manejo eficientes e neste contexto a rotação de cana-de-açúcar com leguminosas é um sistema que além de reduzir os problemas fitossanitários gera recursos econômicos adicionais para os produtores. O objetivo desta pesquisa foi o de identificar e caracterizar o sistema de rotação de cana-de-açúcar com soja e analisar sua viabilidade econômica, utilizando dados da produção agrícola do estado de São Paulo que foram analisados por meio de uma regressão linear, calculando também o potencial de expansão deste sistema. Os resultados mostram que, de 1988 a 2019 (31 anos), a área plantada de cana-de-açúcar e soja aumentou 225% e 82%, respectivamente, com um crescimento de 238% na produção de cana-de-açúcar e de 156% na soja, o que indica maior utilização do sistema de rotação entre as duas culturas. Em termos de viabilidade econômica, o valor presente líquido (VPL) do sistema unicamente com cana-de-açúcar (R$ 221 mil) e o valor da taxa interna de retorno (TIR) de 16% são menores aos valores do VPL (R$ 269 mil) e da TIR (22%) do sistema de produção de cana-de-açúcar em rotação com a produção de soja.