O objetivo foi investigar o efeito da substituição da silagem da planta de milho pela silagem da planta de gergelim em dietas de cordeiros sob a composição tecidual e qualidade da carne. O experimento foi realizado na UFPI-CPCE. A CEUA-UFPI aprovou todos os procedimentos usados nesta pesquisa. A silagem de gergelim foi confeccionada após quatro meses de cultivo, momento em que o grão apresentava leitoso-farináceo. Foram utilizados 40 cordeiros mestiços de Santa Inês, castrados, com PC inicial médio de 21,8±1,97 kg distribuídos em um DBC com quatro tratamentos e 10 unidades experimentais. Os tratamentos consistiram de diferentes níveis de substituição da silagem de milho pela silagem da planta inteira de gergelim (0, 330, 670 e 1000 g/kg de MS) e a relação V:C de 40:60. Não foi observado efeito (P > 0,05) sobre o PC ao abate, GPD, CMS, assim como para o peso da perna reconstituída, peso dos músculos, ossos, gordura, outros tecidos, índice de musculosidade da perna (IMP) e as relações músculo:osso e músculo:gordura. A umidade da carne aumentou quadraticamente (P=0,001), por outro lado, a concentração dos ácidos graxos diminuiu quadraticamente (P=0,008). Os ácidos graxos cáprico, mirístico e palmítico reduziram de forma quadrática, o ácido esteárico diminuiu linearmente (P<0,05). Os AGMI apresentaram redução de forma linear e quadrática apresentando aumento linear somente no transvacênico. Em relação aos AGPI, o EPA sofreu redução quadrática (P=0,03), os demais AGPI não foram influenciados pelas dietas (P>0,005). Ocorreu redução quadrática no ƩAGS (P=0,03), no ƩAGMI (P=0,02), no ƩAGMIcis (P = 0,02) e nos AGD (P = 0,02). Por outro lado, o ƩAGMItrans aumentou linearmente. Com base nos resultados, conclui-se que a silagem de milho pode ser substituída pela silagem de gergelim, pois não compromete o desempenho, composição tecidual, as características físico-químicas e o perfil de ácidos graxos da carne dos cordeiros.