Objetivou-se analisar a distribuição espacial, ocorrência de mortalidade e estádio clínico tumoral ao diagnóstico de câncer de pulmão e sua relação com fatores socioeconômicos e de oferta de serviços de saúde no Brasil. Trata-se de um estudo ecológico e transversal. Os óbitos (CID-10:C33-34) foram coletados do Sistema de Informações sobre Mortalidade para o período de 2011 a 2015. Os dados individuais foram extraídos do Integrador dos Registros Hospitalares de Câncer para o período de 2006 a 2015 e as variáveis contextuais foram coletadas no Atlas do Desenvolvimento Humano no Brasil, no Cadastro Nacional de Estabelecimentos de Saúde e na Agência Nacional de Saúde Suplementar. Para análise da mortalidade e do diagnóstico avançado do câncer de pulmão, aplicou-se o teste de qui-quadrado e a regressão de poisson com variância robusta para um nível de confiança de 95%. A dependência espacial das taxas de mortalidade e da Proporção de Diagnóstico em Estádio Avançado (PDEA) foi verificada pelo índice de Moran global e o indicador local de associação espacial. O diagnóstico precoce foi analisado pelo teste de qui-quadrado de Pearson e regressão de Poisson multinível. A taxa média de mortalidade ajustada pela idade, entre 2011 e 2015, foi de 12,8 (DP 5,12) mortes por 100.000 habitantes. As altas taxas de mortalidade por câncer pulmonar estavam significativamente associadas com a densidade de médicos generalistas (RP 1,68; IC 95% 1,04- 2,72), estabelecimentos habilitados em oncologia (RP 1,49; IC 95% 1,01-2,20) e inversamente associadas a proporção de pessoas com baixa renda (RP 1,73; IC 95% 1,11-2,68) e, apresentaram autocorrelação espacial (Moran’s I 0,50). O modelo espacial multivariado foi constituído pelas variáveis estabelecimentos habilitados em oncologia, renda e cobertura de planos de saúde. A PDEA foi de 85,28% (IC 95% 83,31-87,10), com baixa autocorrelação espacial (Moran’s I 0,37), e correlação positiva com taxa de envelhecimento (Moran’s I 0,10), renda (Moran’s I 0,05) e negativa com Gini (Moran’s I -0,15). De 2006 a 2015, 87,71% dos casos de câncer pulmonar foram diagnosticados em estádio avançado. A faixa etária de 50 a 59 anos (RP 1,04; IC 95% 1,03-1,05), sexo masculino (RP 1,02; IC 95% 1,01-1,03), raça/cor não branca (RP 1,02; IC 95% 1,01-1,03), ensino fundamental incompleto (RP 1,05; IC 95% 1,03- 1,08) e os tumores de células pequenas (RP 1,08; IC 95% 1,06-1,09) estiveram associados ao diagnóstico em estádio avançado. Na análise multinível, o estadiamento precoce esteve associado a fatores individuais e a menor densidade de estratégia saúde da família. Conclui-se que os contextos socioeconômico e de oferta de serviços de saúde são determinantes das desigualdades na distribuição das taxas de mortalidade por câncer de pulmão. Por outro lado, o estádio do câncer no diagnóstico está mais associado aos fatores individuais socioeconômicos e do próprio do tumor. Os resultados sinalizam a importância das medidas de prevenção primária, em especial o controle do tabagismo. Estratégias que reduzam as desigualdades sociais também devem ser reforçadas de modo que as condições socioeconômicas não potencializem as dificuldades relacionadas ao diagnóstico (AU).