El objetivo de este trabajo fue identificar los indicadores de calidad del suelo más sensibles y evaluar la calidad del suelo tras la aplicación a largo plazo de lodos de depuradora (SS) y fertilización mineral convencional para la producción de cereales de secano en un suelo calcáreo mediterráneo subhúmedo. Los tratamientos incluyeron seis combinaciones de SS en diferentes dosis (40 t ha-1 y 80 ha-1) y frecuencias (cada 1, 2 y 4 años), además de un control con fertilización mineral y un control base sin fertilización. Veinticinco años después del inicio del experimento, se midieron 37 parámetros físicos, químicos y biológicos del suelo preseleccionados, y se determinó un conjunto mínimo de datos. Entre estos indicadores, se seleccionaron aquellos significativamente afectados por el tratamiento y la profundidad como sensibles. Luego se realizó un análisis de componentes principales (PCA) para cada profundidad estudiada. A 0-15 cm, el PCA identificó tres factores (F1, F2 y F3), y a 15-30 cm, dos factores (F4 y F5) que explicaron el 71.5% y el 67.4% de la variación, respectivamente, en los parámetros del suelo. Los indicadores más sensibles (aquellos con la mayor correlación dentro de cada factor) estaban relacionados con nutrientes (P y N), materia orgánica y metales traza (F1 y F4), microporosidad (F2), actividad de lombrices de tierra (F3) y cationes intercambiables (F5). Solo F3 correlacionó significativamente (y negativamente) con el rendimiento. A partir de estos resultados, concluimos que la calidad del suelo puede verse afectada en direcciones opuestas por la aplicación de SS, y que se necesita un enfoque holístico para evaluar mejor el funcionamiento del suelo bajo la fertilización con SS en este tipo de agrosistema.