Este estudio propone y fundamenta teóricamente un modelo matemático único para predecir la propagación de enfermedades infecciosas usando como ejemplo el COVID-19. El modelo se describe mediante un sistema especial de ecuaciones diferenciales autónomas, que tiene novedad científica para casos de dinámicas complejas de transmisión de enfermedades. La adecuación del modelo se confirma mediante pruebas en el ejemplo de la propagación del COVID-19 en una de las regiones más grandes de Ucrania, tanto en términos de población como de área. La novedad práctica surge a través de su aplicación versátil en contextos del mundo real, guiando decisiones organizativas y respuestas de salud pública. La capacidad del modelo para facilitar la evaluación del funcionamiento del sistema e identificar parámetros significativos subraya su potencial para la gestión proactiva y la respuesta efectiva en el cambiante panorama de las enfermedades infecciosas.