Introdução: A sepse é uma condição clínica grave e potencialmente fatal, reconhecida como uma das principais causas de mortalidade evitável no mundo. No Brasil, representa importante desafio para o Sistema Único de Saúde, em razão de sua elevada letalidade, alto custo assistencial e impacto desproporcional sobre populações mais vulneráveis, especialmente pessoas idosas. A análise da mortalidade por sepse, considerando sua evolução temporal e distribuição espacial, é fundamental para subsidiar o planejamento em saúde e a implementação de estratégias de prevenção e controle desse agravo. Objetivo: Analisar mortalidade por sepse no estado do Piauí durante período de 2005 a 2024. Métodos: Trata-se de um estudo epidemiológico descritivo, de base populacional, com análise de série temporal e abordagem espacial, desenvolvido a partir de dados secundários do Sistema de Informações sobre Mortalidade (SIM), disponibilizados pelo DATASUS. Foram incluídos todos os óbitos registrados no estado do Piauí entre 2015 e 2024 que apresentaram sepse como causa básica ou causa associada de morte, conforme os códigos da CID-10. As variáveis analisadas compreenderam sexo, faixa etária, raça/cor, município de residência, mês e ano do óbito. Realizou-se análise descritiva com cálculo de frequências absolutas e relativas. As taxas de mortalidade foram calculadas por 100.000 habitantes e padronizadas por idade pelo método direto. A tendência temporal foi avaliada por meio de modelos de regressão para séries temporais, enquanto a análise espacial incluiu cálculo de taxas municipais, suavização bayesiana empírica e identificação de padrões de autocorrelação espacial. Resultados: A análise temporal demonstrou tendência crescente da mortalidade por sepse ao longo do período estudado, com intensificação nos anos mais recentes e autocorrelação espacial global seja consistentemente positiva e significativa, os padrões locais evidenciam heterogeneidade e dinâmica espacial ao longo do tempo. Conclusão: A mortalidade por sepse no estado do Piauí apresentou uma tendência temporal crescente. Os achados reforçam a sepse como um problema de saúde pública e evidenciam a necessidade de fortalecimento das ações de vigilância epidemiológica, prevenção de infecções e qualificação da assistência, com foco em áreas prioritárias e grupos populacionais mais vulneráveis.