No ano 2000, foram estabelecidos os Objetivos de Desenvolvimento do Milênio (ODM), que tiveram como quarta meta a redução da mortalidade na infância (em menores de 5 anos). Desde 2010, o Brasil alcançou a meta proposta. O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento da mortalidade na infância e a correlação com os indicadores assistenciais, socioeconômicos e sanitários das regiões brasileiras que contribuíram para o país atingir os ODM. Trata-se de um estudo ecológico, com o uso de dados secundários do Brasil, por Regiões Intermediárias de Articulação Urbana (RIAU), no período de 2001 a 2017. Foram realizadas análises de tendência por meio do joinpoint e modelos de regressão linear múltipla. Constatou-se uma tendência de redução da taxa de mortalidade em menores de 5 anos nos períodos estudados, com maior inflexão estatisticamente significativa entre os anos de 2001 a 2010 (AAPC = -3,95; IC95%: -4,3; -3,6), com menores valores de 2011 a 2015 (AAPC = -2,35; IC95%: -3,7; -1,0) e estabilização em 2016 e 2017 (AAPC = -0,07; ICC = -4,2; +4,3). A baixa renda (extrema pobreza) das famílias das crianças e a ausência de escolaridade feminina foram as variáveis que mais se correlacionaram com a taxa da mortalidade na infância (r = 0,649, p < 0,001 e r = 0,640, p < 0,001, respectivamente). O cumprimento da quarta meta dos ODM pelo Brasil fez com que o país alcançasse um evidente progresso na redução da taxa de mortalidade na infância, porém percebe-se uma possibilidade de estabilização nesta taxa nos últimos anos. Por outro lado, indicadores sociais e ações assistenciais de saúde foram de grande importância nessa redução, constituindo um desafio ao país a manutenção e evolução das políticas públicas.