Kvävenedfall är ett globalt miljöproblem som kan förändra lagring av organiskt kol i marken (SOC). Storleks- och djupberoende respons hos SOC på kvävedeposition är dock fortfarande oklart. Här genomförde vi en metaanalys av 113 parade observationer från 57 publikationer för att kvantifiera effekterna av kvävedeposition på SOC-bestånd i olika jordlager (0–10, 10–20, 20–30, 30–50 och 50–100 cm). Vi fann att kvävedeposition signifikant ökade SOC-lagren i 0–10 och 10–20 cm jordlagren med 13,5 % respektive 12,8 %, men minskade SOC-lagren i 30–50 cm jordlagret med 11,1 %. De positiva effekterna av kvävedeposition på SOC-bestånden i de övre jordlagren drevs främst av ökad växtproduktivitet och skräptillförsel, medan den negativa effekten i 30–50 cm jordlagret kan tillskrivas den accelererade nedbrytningen av SOC. Våra resultat tyder på att kvävedeposition kan ha komplexa och djupberoende effekter på SOC-lagring, vilket bör beaktas i terrestra kolcykelmodeller och ekosystemförvaltning.