Analisis regresi spasial adalah analisis yang mengindentikasi adanya ketergantungan antara wilayah. Adanya hubungan ketergantungan tersebut dalam variabel respon akan menyebabkan pendugaan menjadi tidak tepat karena asumsi kebebasan residual tidak dipenuhi atau dilanggar. Metode dari regresi spasial terdiri dari Spatial Error Model (SEM), Spatial Lag Model (SLM) dan Spatial Autoregressive Moving Average (SARMA). Kasus angka kematian bayi di Jawa Timur cukup tinggi sehingga penelitian ini bertujuan untuk mengetahui model dugaan regresi yang sesuai serta melihat faktor apa saja yang berpengaruh terhadap angka kematian bayi. Hasil penelitian ini menunjukan model dugaan SEM lebih baik karena memiliki nilai koefesien determinasi (R2) lebih besar dan memiliki nilai AIC yang lebih kecil dibandingkan model dugaan lainnya. Pada model SEM peubah penjelas yang berpengaruh signikan ( = 5%) terhadap persentase AKB di Jawa Timur adalah persentase kelahiran dengan bantuan non medis (X6), dan angka kematian bayi kabupaten/kota di sekelilingnya ().