As doenças crônicas não transmissíveis (DCNT) apresentam a maior carga de mortalidade em todo o mundo, sendo os principais grupos de causa de morte prematura: as doenças cardiovasculares, as neoplasias, as doenças respiratórias crônicas e o diabetes, especialmente nos países mais pobres. No Brasil e no município do Rio de Janeiro (MRJ) foram observadas tendências de redução das taxas de mortalidade prematura (MP), mas estas não se apresentam homogêneas, sendo identificados resultados menos promissores nas áreas de baixo desenvolvimento econômico e social. O MRJ passou por um processo de reforma administrativa, de modelo de atenção priorizando a expansão das equipes da Estratégia Saúde da Família (ESF). Diante disso, o objetivo deste trabalho foi analisar a MP, estimar as principais causas e descrever a sua relação com as variáveis Índice de Desenvolvimento Social, sexo, raça/cor e cobertura da ESF no MRJ, de 2000 a 2017. Foi utilizado modelo de regressão linear de Prais-Winsten e as taxas de incremento foram estimadas com intervalos de confiança de 95,0%. A população total foi estratificada por áreas de planejamento, regiões administrativas e bairros. Nos níveis municipal e das áreas de planejamento, a análise de série temporal das taxas de MP foi realizada para ambos os sexos e em separado para homens e mulheres. Nos outros níveis foram apenas calculadas as taxas para ambos os sexos. A partir do ano 2000, a mortalidade proporcional por grupos de causas apresentou relativa estabilização, marcando a forte prevalência das doenças do aparelho circulatório, neoplasias e menor peso dos óbitos por causas externas e doenças infecciosas e parasitárias, que em conjunto representam, aproximadamente 60,0% do total de óbitos na cidade. Houve grande redução na taxa de mortalidade prematura, que, no entanto, apresentou-se desigual, com resultados piores nas regiões mais pobres. Observou-se também maior participação percentual das neoplasias nas áreas com melhores condições socioeconômicas e prevalência das doenças cardiovasculares nas mais pobres. Depreende-se que a maior efetividade se encontra na atuação sobre os fatores de risco modificáveis, preferencialmente na estratégia saúde da família e a partir de relações intersetoriais para a promoção de ganhos reais e equitativos em saúde, aqui incluída a redução da mortalidade prematura. O conhecimento então produzido, poderá auxiliar profissionais e gestores na identificação dos pontos mais sensíveis para o aperfeiçoamento da qualidade dos serviços e, especialmente, para a redução da mortalidade prematura na cidade do Rio de Janeiro.Chronic non-communicable diseases (CNCD) have the highest mortality burden worldwide, being the main groups of cause of premature death: cardiovascular diseases, neoplasms, chronic respiratory diseases and diabetes, especially in the poorest countries. In Brazil and in the Municipality of Rio de Janeiro (MRJ) it was observed a trend of reduction of premature mortality rates (MP), but these are not homogeneous, with less promising results being identified in the areas of low economic and social development. MRJ went through an administrative reform process, with the care model prioritizing the expansion of the Family Health Strategy (ESF) teams. Therefore, the objective of this work was to analyze the MP, estimate its main causes and describe its relationship with the variables Social Development Index, sex, race/color and ESF coverage in MRJ, from 2000 to 2017. The model of PraisWinsten linear regression was used, and the increment rates were estimated with 95.0% confidence intervals. The total population was stratified by planning areas, administrative regions and neighborhoods. At the municipal and planning levels, the time series analysis of MP rates was performed for both sexes and separately for men and women. At other levels, only rates for both sexes were calculated. After the year 2000, the proportional mortality by groups of causes showed relative stabilization, marking the strong prevalence of diseases of the circulatory system, neoplasms and lower weight of deaths from external causes and infectious and parasitic diseases, which together represent approximately 60,0% of the deaths in the city. There was a major reduction in the rate of premature mortality, which, however, was uneven, with worse results in the poorest regions. A higher percentage of neoplasms was also observed in areas with better socioeconomic conditions, while there was a prevalence of cardiovascular diseases in poorer regions. It appears that acting on modifiable risk factors is more effective, preferably in the family health strategy and from intersectoral relationships for promoting real and equitable health gain, including the reduction of premature mortality. The knowledge produced in this research may assist professionals and managers in identifying the most sensitive points for improving the quality of services and, especially, for reducing premature mortality in the city of Rio de Janeiro.