OBJETIVO: Se evalúa el efecto de la relación entre el gasto público en salud, la desigualdad en el ingreso y el índice de marginación sobre la mortalidad materna e infantil en México, con el propósito de determinar el efecto de estos factores sobre el desempeño del sistema de salud, desde una perspectiva de eficiencia técnica. MÉTODOS: Se realizó un estudio ecológico de 32 entidades federativas mexicanas. Se estimaron las correlaciones entre la mortalidad materna y la mortalidad infantil, y el gasto público en salud per cápita total, per cápita federal y per cápita estatal correspondientes a los años 2000, 2005 y 2010 (coeficiente de Gini e índice de marginación). Se utilizaron regresiones lineales para explorar la asociación de dichas variables con los indicadores de salud en los sistemas de los estados. RESULTADOS: Se observaron correlaciones negativas para el índice de marginación y el coeficiente de Gini en relación a la esperanza de vida al nacer (-0,62 y -0,28 respectivamente). Asimismo, se registró una correlación positiva de 0,59 entre el índice de marginación y mortalidad infantil (P < 0,05). Los modelos de regresión lineal múltiple revelan un efecto negativo del índice de marginación y el coeficiente de Gini sobre los resultados en salud. El financiamiento por parte del ente federal tuvo un efecto positivo en el desempeño del sistema en términos de indicadores de salud. CONCLUSIONES: El proceso de reforma del sistema de salud de México ha tenido un impacto positivo en los indicadores sanitarios del país; la inversión financiera por parte del ente federal pareciera ser efectiva en este aspecto. Los determinantes sociales tienen un efecto importante sobre el desempeño de los sistemas de salud, y su abordaje requiere de análisis con enfoques multisectoriales y multidisciplinares.