Resumo As variações geográficas e temporais da mortalidade infantil subsidiam o processo de planejamento e avaliação da saúde materno-infantil. Estudo de série temporal que objetivou analisar a tendência da mortalidade infantil em Mato Grosso e regiões de saúde, no período de 2007 a 2016 e identificar a distribuição das causas de morte, segundo grupo etário e peso ao nascer. Para a análise de tendência, avaliou-se as taxas de mortalidade infantil estratificadas por causas de morte, entre 2007 e 2016, por meio de modelos de regressão polinomial. Foi observada tendência linear decrescente das taxas de mortalidade infantil no estado, porém individualmente, apenas quatro das 16 regiões de saúde seguiram essa tendência. Metade dos óbitos ocorreu no período neonatal precoce. As causas reduzíveis por adequada atenção à mulher na gestação e parto e ao recém-nascido representaram 51,1% dos óbitos. Houve tendência crescente da mortalidade proporcional por causas não claramente evitáveis. Entende-se, que é importante conhecer a tendência das taxas, de forma a definir populações prioritárias para intervenções precoces que aumentem a sobrevida e reduzam a mortalidade infantil. Além disso, deve-se implementar a investigação de óbito no estado para qualificar a causa básica.