No Brasil, a produção de forragem é instável ao longo do ano por sofrer influência de fatores climáticos que varia de região para região. Na tentativa de amenizar esses problemas os criadores de animais têm buscado formas alternativas de aproveitar de maneira mais eficiente às forragens que dispõem em sua propriedade, porém, alguns desses alimentos apresentam deficiências nutricionais, principalmente em teor de proteína. Neste contexto, objetivou-se estudar o processo de enriquecimento proteico da forragem de sorgo (Sorghum bicolor L. Moench) associado à palma forrageira (Opuntia ficus indica Mill), visando à produção de um suplemento proteico para ração animal. No processo de enriquecimento proteico foi utilizado como matéria-prima a forragem de sorgo, sendo utilizado colmo e folhas, e raquetes de palma forrageira. A fermentação foi realizada durante 72 h, sendo realizada análises químicas e físico-químicas antes, durante e após o processo. A fermentação semissólida a 35 °C do substrato com 30% de forragem de sorgo e 70% de palma forrageira, com inoculação de 9% da levedura (Saccharomyces cerevisiae) foi a que proporcionou maior aumento proteico, 345,4%, após 72 h de fermentação. As duas variáveis estudadas, concentração de forragem de sorgo e concentração de levedura, apresentaram influência significativa no processo fermentativo dos substratos. A utilização da levedura na fermentação semissólida da forragem de sorgo associada à palma forrageira possibilita a obtenção de um concentrado enriquecido nutricionalmente.