Mathias Vuille, Richard Lawrence Edwards, Valdir F. Novello, A. Siffedine, Christian Millo, Jean-Sébastien Moquet, William Santini, Francisco W. Cruz, R. Ventura Santos, Ivo Karmann, Michael Deininger, James Apaéstegui, Hai Cheng, Nicolás Misailidis Stríkis, Jean-Loup Guyot, Instituto de Geociências [São Paulo], Universidade de São Paulo = University of São Paulo (USP), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fluminense Federal University [Niterói], Géosciences Environnement Toulouse (GET), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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δ 18 O in speleothems is a powerful proxy for reconstruction of precipitation patterns in tropical and sub-tropical regions. The aim of this study is to calibrate the δ 18 O record of speleothems against historical precipitation and river discharge data in central Brazil, a region directly influenced by the Southern Atlantic Convergence Zone (SACZ), a major feature of the South American Monsoon System (SAMS). The present work is based on a sub-annual resolution speleothem record covering the last 141 years (the period between the years 1870 and 2011) from a cave in central Brazil. The comparison of this record with instrumental hydroclimate records since 1921 allows defining a strong relationship between precipitation variability and stable oxygen isotope ratios from speleothems. The results from a monitoring program of climatic parameters and isotopic composition of rainfall and cave seepage waters performed in the same cave, show that the rain δ 18 O variability is dominated by the amount effect in this region, while δ 18 O drip water remains almost constant over the monitored period (1.5 years). The δ 18 O of modern calcite, on the other hand, shows clear seasonal variations, with more negative values observed during the rainy season, which implies that other factors also influence the isotopic composition of carbonate. However, the relationship between δ 18 O of carbonate deposits and rainwater is supported by the results from the comparison between speleothem δ 18 O records and historical hydroclimate records. A significant correlation between speleothem δ 18 O and monsoon rainfall variability is observed on sub-decadal time scales, especially for the monsoon period (DJFM and NDJFM), once the rainfall record have been smoothed with a 7–9 years running mean. This study confirms that speleothem δ 18 O is directly associated with monsoon rainfall variability in central Brazil. The relationship between speleothem δ 18 O records and hydroclimatic historical records allows approximation of the absolute changes in mean annual rainfall during the last millennia in the SACZ/SAMS domain.