OBJETIVO: Analisar o impacto da implementação do Contrato Organizativo de Ação Pública (COAP) sobre a ampliação do acesso à atenção básica nos estados do Ceará e Mato Grosso do Sul. MÉTODOS: Utilizou-se o método de séries temporais interrompidas para analisar o efeito do COAP sobre a cobertura da atenção básica (CobAB) e sobre as taxas de internação evitáveis. Para analisar os efeitos do aumento da CobAB sobre as internações evitáveis ao longo do tempo, foram utilizados modelos de séries temporais não segmentadas. RESULTADOS: Os resultados mostraram que a implementação do COAP teve impacto positivo sobre o aumento da cobertura nos dois casos, o que não aconteceu nos controles. Contudo, esse impacto não se refletiu na diminuição das taxas de internação por condições sensíveis à atenção básica (ICSAB) ou por causas evitáveis agudas. Quando analisamos os efeitos do aumento da CobAB sobre as internações evitáveis entre 2009 e 2016, observamos que a cobertura teve impacto positivo na diminuição da taxa de ICSAB apenas no Ceará, apesar de as internações terem tendência significativa de queda no tempo tanto neste estado quanto no Mato Grosso do Sul, exceto por infecções respiratórias agudas. CONCLUSÕES: O COAP continua sendo o instrumento regulador da regionalização vigente, contudo, os resultados obtidos pela adesão a ele na expansão da atenção básica no Ceará e no Mato Grosso do Sul fazem questionar se o modelo contratual, tal como previsto, é o melhor instrumento para o avanço da regionalização do Sistema Único de Saúde.