Apresenta-se a adaptação e os resultados de uma aplicação de modelo de sistema bioeconômico de produção com ênfase na pecuária leiteira de economia familiar em Minas Gerais. O modelo baseado em Leite (2000 e 2005) oferece flexibilidade para simular cenários para sistemas especializados de produção de leite, produção de leite e carne e consorciação lavoura–pecuária. Sua função objetivo é a maximização da renda que é utilizada na verificação de quatro hipóteses (a) diferente tecnologia pode aumentar a renda (eficiência técnica); (b) diferente alocação de recursos pode elevar a renda (eficiência alocativa); (c) integração lavoura–pecuária pode melhorar a renda (diversificação versus especialização) e (d) o conjunto das hipóteses acima pode melhorar a renda. O modelo foi aplicado utilizando informações de 55 fazendas da microrregião de Juiz de Fora na Zona da Mata de Minas Gerais. Os resultados mostraram que, na comparação com os resultados econômicos existentes na região de estudos, todas as hipóteses são verificadas, ou seja, permitem a melhoria da renda dos produtores. Mostrou ainda que considerando à aptidão das terras da região e sua otimização a pecuária leiteira não teria condições de concorrer com a fruticultura.