Introdução: A neoplasia de mama responde por 22% dos casos novos a cada ano, é o segundo tipo mais freqüente no mundo. No Brasil, as taxas de mortalidade ainda estão bastante elevadas pela doença ser diagnosticada em estágios mais avançados. Um dos estados que apresenta a maior mortalidade por neoplasia de mama entre mulheres no Brasil é o estado do RS, tendo uma projeção de 81,57 novos casos a cada 100.000 mulheres para o ano de 2010 e 2011. Este aumento da incidência vem acompanhado pelo aumento da mortalidade por esta neoplasia. Sobre esta incidência e mortalidade, são inúmeros os fatores de risco citados na literatura, e a maioria deles não consideram fatores contextuais e utilizam técnicas clássicas para as suas análises. Objetivos: Estudar o coeficiente de mortalidade por neoplasia de mama no estado do RS, nas 35 microrregiões que o subdividem, através de modelos de regressão multinível. Metodologia: A coleta das variáveis foi realizada em sites de instituições públicas como: o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o DATASUS: Sistema de Informação da Atenção Básica (SIAB), Agência Nacional de Saúde Suplementar (ANS); o IPEA; a Fundação de Economia e Estatística (FEE); Sistema Nacional de Informação das Cidades (SNIC) e em outras bases públicas de dados em diferentes períodos, em função da disponibilidade das mesmas. Para a análise da mortalidade utilizou-se a regressão linear multinível, tomando como variável dependente o coeficiente de mortalidade por neoplasia de mama, considerando as microrregiões como nível 2 e os anos como nível 1. Resultados: Verifica-se uma tendência crescente em relação à mortalidade por neoplasia de mama no estado do RS, sendo que nos anos analisados houve 11.499 mortes por esta neoplasia. Na Modelagem Multinível, os resultados mostram que 20,08% da variação do coeficiente de mortalidade por neoplasia de mama pode ser explicado pela variabilidade entre as microrregiões do RS, cerca de 38,13% desta variação da mortalidade por neoplasia de mama pode ser explicada pela média de anos de estudo em cada área. Conclusões: Esta metodologia de modelagem permitiu relacionar dados contextuais das microrregiões, como características demográficas, indicadores socioeconômicos, indicadores de cobertura e indicadores de recursos com o coeficiente de mortalidade, no período estudado e também possibilitou uma maior compreensão da variabilidade nas taxas de mortalidade por neoplasia de mama entre as microrregiões ao longo dos anos.