Objetivo. Identificar las áreas de alto riesgo de mortalidad infantil y su posible correlación con el nivel socioeconómico de una población, mediante la combinación de un sistema de información geográfica y técnicas de análisis espacial. Métodos. Estudio exploratorio ecológico realizado en Hermosillo, capital de Sonora, México, en 2000–2003. Para cada área geoestadística básica (AGEB) de la ciudad se calcularon el índice de marginación urbana (IMU) y la tasa de mortalidad infantil (TMI). Los IMU y las TMI se procesaron estadísticamente para identificar los puntos de concentración geográfica y determinar el grado de correlación espacial entre ambos indicadores. Para evaluar la autocorrelación espacial general y los agrupamientos espaciales de las TMI y los IMU en la ciudad y sus AGEB se emplearon el índice de Moran I, el estadístico Ipop y el método de Besag y Newell. Resultados. La TMI promedio fue de 14,3 por 1 000 nacidos vivos, mayor en las AGEB con alto nivel de marginación social (16,2 por 1 000) y menor en las de bajo nivel (11,7 por 1 000). El IMU en los AGEB varió entre –3,1 y 6,6. Se encontró autocorrelación en los IMU (Moran I = 0,62), con agrupamientos significativos en el noroeste, noreste y suroeste de la ciudad. Se observaron agrupamientos locales de elevada TMI en las zonas central y occidental de Hermosillo, aunque sin autocorrelación (Moran I = –0,007). Se identificaron áreas de alto riesgo (altas TMI y altos IMU) en el noroeste de la ciudad. Conclusión. Se encontraron agrupamientos espaciales con altas TMI en áreas socialmente marginadas del noroeste de Hermosillo, una ciudad de tamaño medio ubicada en el noroeste de México. Estos resultados, obtenidos mediante la combinación de técnicas de análisis espacial y herramientas de los SIG pueden ayudar a dirigir intervenciones específicas hacia esas áreas residenciales de alto riesgo.