Resumo Em 2003, o governo federal lançou o Programa Bolsa Família (PBF), uma transferência condicional de renda destinada às famílias pobres que cumprissem com certas condições relacionadas à saúde e educação. Foi realizado um estudo ecológico longitudinal com dados em painel, a partir dos microdados dos 1.133 municípios do Semiárido. O objetivo consistiu em avaliar o efeito do PBF sobre a mortalidade infantil na região Semiárida do Brasil, no período 2004-2010. O estudo de associação foi feito por meio de regressão linear multivariada por dados em painel com efeitos fixos. A Taxa de Mortalidade Infantil foi considerada como variável dependente, ajustada por covariáveis sociais e demográficas, e pelo efeito do maior esquema de cuidados de saúde primária no País - Estratégia Saúde da Família (ESF). O PBF e a ESF tiveram um papel significativo na redução da mortalidade infantil, bem como no aumento das consultas de pré-natal, redução das taxas de analfabetismo, baixos níveis de fecundidade e diminuição de indivíduos que viviam em agregados familiares com acesso ao abastecimento de água e saneamento inadequados. Concluiu-se que o PBF teve um impacto positivo na redução dos níveis da mortalidade infantil, o qual foi potencializado pela intervenção de fatores sociais e demográficos.