RESUMO Objetivo: Identificar a variabilidade espacial da mortalidade por câncer de mama e colo do útero e avaliar fatores associados à mortalidade por esses cânceres no município de São Paulo. Métodos: Entre 2009 e 2016 foram registrados, no Sistema de Informações sobre Mortalidade, 10.124 óbitos por câncer de mama e 2.116 óbitos por câncer do colo do útero em mulheres com 20 anos e mais. Os registros foram geocodificados por endereço de residência e agregados segundo território adstrito. Foram realizadas modelagens de regressão espacial utilizando-se a abordagem bayesiana com estrutura de Besag-York-Mollié para verificar a associação dos óbitos com indicadores selecionados. Resultados: As taxas de mortalidade por esses cânceres apresentaram padrões espaciais inversos. As variáveis associadas à mortalidade por câncer de mama foram: tempo de deslocamento para o trabalho entre uma e duas horas (risco relativo — RR 0,97; intervalo de credibilidade — IC95% 0,93–1,00); mulheres responsáveis pelo domicílio (RR 0,97; IC95% 0,94–0,99) e óbitos por câncer de mama ocorridos em estabelecimentos privados (RR 1,04; IC95% 1,00–1,07). À mortalidade por câncer do colo do útero, estiveram associados: tempo de deslocamento para o trabalho entre meia e uma hora (RR 0,92; IC95% 0,87–0,98); rendimento domiciliar até três salários-mínimos (RR 1,27; IC95% 1,18–1,37); e razão de menores de um ano em relação à população feminina de 15 a 49 anos (RR 1,09; IC95% 1,01–1,18). Conclusão: Foram calculados os RR preditos para a mortalidade por esses cânceres, que estiveram associados às condições socioeconômicas das áreas de abrangência.