RESUMO Objetivo: Analisar o padrão espaço-temporal e os fatores relacionados à mortalidade infantil no Nordeste brasileiro de 2008 a 2018. Método: Estudo ecológico desenvolvido com óbitos infantis ocorridos no Nordeste e notificados no Sistema de Informação sobre Mortalidade. Utilizou-se os modelos de regressão não espacial e espacial para identificar indicadores relacionados à mortalidade infantil. Resultados: A taxa de mortalidade apresentou tendência decrescente de 2,1% ao ano (IC95%:-2,7 - -1,6; p<0,001), com maiores coeficientes bayesianos concentrados em municípios do interior do Piauí. As variáveis relacionadas a mortalidade infantil foram: Índice de Gini (β=6,56; p=0,01), Índice de Desenvolvimento Humano Municipal (β=-22,21; p<0,001), razão de dependência (β=0,16; p<0,001), percentual de pessoas em domicílios sem energia elétrica (β=-0.12; p<0,001) e percentual de mulheres de dez a dezessete anos que tiveram filhos (β=0,19; p=0,01). Conclusão: Observou-se diminuição da mortalidade infantil no período estudado e altas taxas bayesianas no interior piauiense.