The milk production chain has relevance for the Brazilian economy, generating jobs and income. In addition, milk production, because of family-based farms, has an important social function. However, milk production is spatially heterogeneous in Brazil, especially due to the different technological patterns of production. In this context, the objective of this study was to verify the spatio-temporal distribution and dynamics of milk production in Brazil. For this purpose, milk production in Brazil in 2000 and 2016 was analyzed. The Brazilian microregions that specialize in milk production were identified using location quotient (LQ). An exploratory analysis of spatial data and Moran’s I were used to measure spatial autocorrelation among regions. Finally, principal component analysis (PCA) was used to assess the grouping relationships of variables as a function of the regions that specialize in milk production. Between 2000 and 2016, there was a decrease in the number of microregions that specialize in milk production. Thus, in 2016, approximately 20% of the microregions and over 22% of Brazilian municipalities specialized in milk production. The microregions and municipalities that specialize in milk production were concentrated mainly in the states of Minas Gerais and Goiás and in the Southern region of Brazil. There was an increase in milk productivity in all regions of the country, especially in those regions where production was concentrated. The formation of high-high clusters was found in the most productive regions of the country, i.e., in the South and Southeast, where the effects of technological spillover were observed, and the formation of low-low clusters was observed in the less productive regions, i.e., in the North and Northeast. Two main components were formed. The first component aggregated variables related to milk production in volume, and the second component aggregated variables inherent to productivity. It was possible to verify the recent growth in milk production and productivity in the country as well as to demonstrate the heterogeneity in production. Although there was a decrease in the number of microregions and municipalities that specialize in milk production, there was a concentration and increase in milk production and productivity in Brazil. A cadeia produtiva do leite possui relevância para a economia brasileira, gerando empregos e renda. Além disso, a produção de leite, em razão da produção familiar, exerce importante função social. No entanto, a produção de leite é espacialmente heterogênea no país, sobretudo pelos diferentes padrões tecnológicos de produção. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi verificar a distribuição e a dinâmica espaço-temporal da produção de leite no Brasil. Para isso, foram utilizados, acerca da produção de leite no país nos anos de 2000 e 2016. Por meio do Quociente Locacional (QL), foram identificadas as microrregiões brasileiras especializadas na produção de leite. Foi realizada Análise Exploratória de Dados Espaciais (AEDE) e do I de Moran, para medir a autocorrelação espacial entre as regiões. Por fim, foi empregada a Análise de Componentes Principais (ACP), para verificar as relações de agrupamento das variáveis, em função das regiões especializadas na produção de leite. Foi identificada queda no número de microrregiões especializadas na produção de leite entre 2000 e 2016, Assim, em 2016, cerca de 20% das microrregiões e pouco mais de 22% dos municípios do Brasil eram especializados na produção de leite. As microrregiões e municípios especializados na produção de leite estão concentrados, principalmente, nos estados de Minas Gerais e Goiás e na região Sul do Brasil. Houve aumento da produtividade de leite em todas as regiões do país, principalmente naquelas onde há concentração na produção. Constatou-se a formação de clusters Alto-Alto nas regiões mais produtivas do país, ou seja, a Sul e a Sudeste, onde se observa os efeitos do transbordamento tecnológico, bem como a formação de clusters baixo-baixo nas regiões menos produtivas, a Norte e a Nordeste. Foram formados dois componentes principais. O primeiro componente agregou variáveis relacionadas com a produção de leite em volume, enquanto o segundo componente relacionou variáveis inerentes a produtividade. Foi possível verificar o crescimento recente da produção e da produtividade de leite no país, bem como evidenciar a heterogeneidade na produção. Verificou-se que embora tenha ocorrido queda no número de microrregiões e municípios especializados na produção de leite, houve concentração e aumento na produção e produtividade de leite no Brasil.