RESUMOObjetivo: analisar os determinantes da mortalidade infantil nos municípios de Araçuaí, Joaíma, Jordânia e Novo Cruzeiro, localizados no Vale do Jequitinhonha-MG, Brasil. Métodos: estudo caso-controle, sendo os casos 36 óbitos infantis ocorridos em 2008 e controles 72 nascidos vivos e que não evoluíram para óbito, sorteados aleatoriamente. Os dados demográficos e socioeconômicos, de antecedentes obstétricos maternos, atenção ao pré-natal e ao parto e condições biológicas das mães e recém-nascidos foram obtidos utilizando-se questionário estruturado com as mães. Análise de regressão logística hierarquizada foi realizada para avaliar a associação do óbito infantil com as variáveis do estudo. Resultados: predominaram os óbitos no período neonatal (55%). Filhos de mulheres com história prévia de natimorto (p<0,001) e crianças que nasceram prematuras (p=0,01) ou com alguma malformação (p<0,001) permaneceram independentemente associados à mortalidade. Crianças cujas famílias não recebiam auxílio governamental e residiam em moradias com condições desfavoráveis também exibiram mais chances de morrer no primeiro ano de vida. Conclusões: causas perinatais foram importantes determinantes da mortalidade infantil na população estudada, embora precárias condições socioeconômicas ainda interfiram significativamente na ocorrência dos óbitos infantis, mostrando problemas sociais e dificuldades de acesso aos serviços de saúde. O desafio de redução dos óbitos infantis nos municípios estudados engloba a necessidade de melhorias no acesso e na qualidade dos serviços de saúde materno-infantil e a demanda por políticas públicas que visem à redução das desigualdades socioeconômicas.