O objetivo deste estudo foi avaliar, in situ, o efeito do Fe sobre a desmineralização do esmalte dentário bovino, bem como na composição da placa dentária formada sob situação de alto desafio cariogênico. Doze voluntários participaram deste estudo cruzado e cego, desenvolvido em 2 etapas de 14 dias, separadas por um intervalo de 7 dias. Em cada etapa, os voluntários receberam dispositivos palatinos contendo 4 blocos de esmalte bovino (4X4X2,5 mm). Durante o período experimental, em ambas as etapas, os voluntários realizaram escovação com dentifrício não fluoretado e oito vezes por dia, 6 voluntários gotejaram uma solução de sulfato ferroso 15 mM sobre os fragmentos, enquanto que os outros 6 gotejaram água deionizada. Cinco minutos após, uma solução de sacarose 20% fresca foi gotejada sobre todos os blocos de esmalte. A análise da dureza superficial nos blocos foi determinada antes e após a etapa in situ, utilizando um penetrador Knoop acoplado a um software com carga de 50 g por 10 seg. Ao final de cada fase experimental, a placa bacteriana formada sobre os blocos foi coletada e submetida à análise da concentração de F, P, Ca, Fe e carboidratos álcali-solúveis. Também foram avaliados a dureza em seção longitudinal (carga de 25 g por 10 seg) e a concentração de F, Ca e Fe do esmalte. Os dados foram analisados por ANOVA e teste "t" emparelhado (p < 0,05). Na placa tratada com sulfato ferroso, houve um aumento estatisticamente significante nas concentrações de P e Fe, o que não ocorreu para os teores de F, Ca e carboidratos álcali-solúveis. O grupo que recebeu o sulfato ferroso obteve % SMHC e "delta"Z significativamente menores que o grupo controle. A percentagem de volume mineral foi maior para o grupo que recebeu Fe, em todas as profundidades, embora a diferença não tenha sido estatisticamente significante para as profundidades de 110 e 220 µm. Não foi encontrada diferença significante entre os grupos com relação ao F, Ca e Fe incorporados no esmalte. Os resultados indicam que o Fe causa um aumento na concentração de P da placa dentária, bem como reduz a perda mineral, tanto em superfície, quanto em profundidade no esmalte