A infraestrutura é apontada como uma ferramenta de mudança estrutural na economia, visto que aumenta a produtividade, conecta mercados, expande o comércio e a transmissão de informação e alarga o acesso da população a bens essenciais como água e energia. A infraestrutura no Brasil possui diversas deficiências, as quais incluem insuficiente oferta, precária qualidade e limitado acesso da população aos serviços prestados. O caso brasileiro ainda apresenta imensas discrepâncias regionais e de renda, as quais contribuem para uma infraestrutura desigualmente distribuída em termos territoriais e populacionais. Uma vez que essas infraestruturas tendem a se concentrar em localidades mais ricas e urbanizadas, regiões e populações mais pobres podem ser excluídas dos benefícios dos investimentos em infraestrutura, o que, por sua vez, pode impactar a desigualdade de renda e a pobreza entre e dentro de regiões, estados e cidades. O principal objetivo deste trabalho é verificar se a oferta de infraestrutura afeta a pobreza e a desigualdade de renda em um contexto profundamente marcado por notáveis heterogeneidades espaciais como o caso da economia brasileira. Um avanço deste estudo está na união de uma abordagem econométrica que adiciona possíveis heterogeneidades e dependências espaciais, por meio da utilização de modelos hierárquicos e espaciais, e uma estratégia de medição multidimensional da infraestrutura que inclui diversas características (oferta, qualidade e acesso) e setores (transportes, energia, telecomunicações e saneamento básico). Esta modelagem ainda não havia sido aplicada em estudos sobre infraestrutura, desigualdade de renda e pobreza. Utiliza-se dados sobre pobreza domiciliar e desigualdade de renda municipal do Censo Demográfico de 2010, enquanto os indicadores de infraestrutura municipal e estadual são captados a partir de diversas fontes de dados. Os resultados da pesquisa permitem dizer que a infraestrutura se correlaciona negativamente com a pobreza e a desigualdade de renda. Os resultados deste estudo também reforçam a importância de se considerar heterogeneidades entre setores e entre características da infraestrutura, uma vez que a qualidade e, principalmente, o acesso amplificam a correlação negativa entre oferta de infraestrutura, desigualdade e pobreza. Os modelos econométricos indicam heterogeneidades espaciais na medida de pobreza domiciliar, bem como apontam para heterogeneidades e dependências espaciais na medida de desigualdade de renda municipal, indicando uma boa adequação da abordagem proposta à realidade brasileira. Dessa forma, os resultados sugerem que políticas públicas destinadas à expansão das infraestruturas com incrementos de qualidade e, principalmente, maior acesso da população às mesmas, são importantes para que se alcancem menores níveis de pobreza e desigualdade de renda no país.