La creciente urbanización global no solo ha resultado en desarrollo económico, sino que también ha causado una serie de problemas ecológicos, como la neblina, el calentamiento global y las marejadas, que pueden obstaculizar el desarrollo de la sociedad humana a largo plazo. Un método para mantener el crecimiento a largo plazo de los ecosistemas humanos es considerar los servicios ecosistémicos (SE) al tomar decisiones sobre el uso del suelo. Este estudio proporciona información para ayudar en la toma de decisiones en el mantenimiento de la provisión de SE en Beijing a largo plazo. En primer lugar, se evaluaron tres SE clave, a saber, el almacenamiento de carbono (AC), la calidad del hábitat (QH) y el rendimiento hídrico (RH), mediante el modelo InVEST. Luego, se exploraron los patrones espaciales de sinergias y compensaciones entre los tres SE a escalas de ciudad y de cuadrícula a través del análisis de coeficientes de correlación y regresión geográficamente ponderada (RGP). Finalmente, se calculó la fuerza de las compensaciones entre los SE en función del error cuadrático medio (ECM), y se reconocieron las áreas de riesgo ecológico potencial. Descubrimos que (1) el almacenamiento total de carbono disminuye de 3.74 millones de toneladas en 2000 a 3.66 millones de toneladas en 2020, y la QH tiene la misma tendencia, con su valor promedio disminuyendo de 0.72 a 0.67; en contraste, el rendimiento hídrico es más estable, aumentando ligeramente de 8.22 x 10^10 m3 en 2000 a 8.23 x 10^10 m3 en 2020. (2) Las sinergias y compensaciones de los SE son espacialmente heterogéneas. Entre ellas, los coeficientes de correlación a nivel de ciudad indicaron relaciones sinérgicas entre los tres SE, pero AC-RH y RH-QH siempre tienen relaciones de compensación a nivel de cuadrícula, donde el 37.88% de RH-QH y el 14.59% de AC-RH fueron compensaciones en 2020. (3) En la interfaz urbano-rural, las compensaciones entre los SE son más fuertes que en otras regiones. En las áreas rurales-urbanas, el ECM en AC-QH, AC-RH y RH-QH siempre tuvo valores altos (>0.5), representando el 16.72%, 9.33% y 26.94% de toda el área, respectivamente; estas áreas se identifican como áreas de riesgo ecológico potencial, que serán el área de enfoque para la regulación futura de SE. Estos hallazgos brindan oportunidades para compensaciones claras entre los SE y promueven sinergias positivas. Además, la gestión del uso del suelo puede utilizar los resultados para guiar el uso de servicios ecosistémicos, identificar áreas críticas y garantizar la sostenibilidad regional en el desarrollo urbano.