La tierra cultivada es la principal fuente de tierra para la expansión urbana. La reciente expansión urbana a gran escala a través de la ocupación de tierras cultivadas ha influido en la seguridad alimentaria regional y en la realización de los objetivos de desarrollo sostenible. Basado en datos sobre la tierra cultivada ocupada para la construcción urbana en el área metropolitana de Chengdu desde 2000 hasta 2018, se analizó la evolución espacio-temporal de la tierra cultivada ocupada por la expansión urbana utilizando el índice de contribución. Basado en una comparación de modelos, se utilizó el modelo de regresión ponderada geográficamente (GWR) para explorar el patrón espacio-temporal y la trayectoria evolutiva de los factores impulsores significativos. Los resultados demuestran que (1) el área total de tierra cultivada ocupada por la expansión urbana desde 2000 hasta 2018 fue de 470.528 km2 y se concentró principalmente en el área urbana principal de la ciudad de Chengdu y sus distritos y condados circundantes. El valor K continuó disminuyendo de 93.23 a 37.48, lo que indica que la contribución de la tierra cultivada en la expansión urbana está disminuyendo. (2) El modelo GWR, con un mejor efecto de ajuste, demuestra que los factores significativos que influyen en la tierra cultivada ocupada por la expansión urbana en el área de estudio cambian gradualmente de factores de agregación poblacional a la seguridad alimentaria y la proporción de población no agrícola. (3) El tipo de evolución de la fuerza impulsora está dominado principalmente por cambios continuos, y hay una heterogeneidad espacial significativa en la trayectoria evolutiva. La densidad poblacional, la proporción de población no agrícola, el rendimiento de granos, la inversión en activos fijos per cápita, y la proporción de población no agrícola fueron caminos típicos. (4) Realizar la coordinación entre la optimización estructural del sistema urbano y las políticas de protección de tierras cultivadas en el área metropolitana de Chengdu es una forma importante de garantizar la seguridad alimentaria y ecológica regional y promover el desarrollo verde y de alta calidad del área metropolitana. Este estudio puede promover la coordinación entre la expansión urbana y la protección de tierras cultivadas en áreas metropolitanas y proporcionar una base de referencia para el desarrollo económico y social sostenible.