O crescimento da população e a maior pressão social em relação à sustentabilidade demandarão maior produção agropecuária com menor impacto ambiental. Para isso, busca-se avaliar o processo de inovação tecnológica e os sistemas integrados de produção sustentável. O estudo de multicasos baseou-se em entrevistas semiestruturadas aos gestores e proprietários de cinco empresas rurais do Mato Grosso que implantaram o sistema integrado lavoura-pecuária-floresta (ILPF). A pesquisa apontou que a adoção desse esquema é motivada principalmente pela busca por aumentos de eficácia e pela recuperação de solos degradados. Os resultados indicam aumento da produtividade de grãos e carne bovina e melhoria da estrutura do solo em sistemas integrados quando comparados aos sistemas não integrados de produção agrícola praticados anteriormente nas empresas pesquisadas. Embora os sistemas integrados apresentem resultados favoráveis à produção e ao meio ambiente, os agentes apontam limitações na sua adoção e difusão. Parte dos problemas está associada à dificuldade de captar recursos de financiamento e à falta de adequado planejamento e controle dos projetos de produção integrada, indicando a necessidade de inovação em gestão, bem como de políticas públicas mais efetivas.