Como una zona ecológica típicamente frágil y un área con una alta intensidad de actividades humanas, la Meseta de Loess (LP) de China ha alterado significativamente su ecosistema y los servicios correspondientes bajo la influencia de los procesos de urbanización. Sin embargo, la mayoría de los estudios existentes se centran en los cambios espaciales y temporales de los servicios ecosistémicos (ESs) y sus interrelaciones bajo la influencia de las obras de restauración ecológica en la LP, dejando una investigación limitada sobre los impactos de la urbanización en los ESs. Por lo tanto, este estudio construyó un marco de investigación para explorar las dinámicas y las interacciones espaciotemporales de los ESs bajo la influencia de la urbanización, basado en datos de series temporales de 2000 a 2020. Los resultados mostraron que: (1) basado en el nivel de urbanización integral (CUL), las áreas desarrolladas y en desarrollo representaron el 5.63% del área total; (2) para toda la LP, todos los ESs excepto la Calidad del Hábitat (HQ) mostraron una tendencia al aumento. HQ mostró un compromiso con los otros servicios, mientras que hubo una clara sinergia entre los otros tres tipos de servicios; (3) en términos de procesos de urbanización, la Captura de Carbono, la Producción de Agua y HQ disminuyeron gradualmente con el aumento de los niveles de urbanización, y la Conservación del Suelo aumentó menos en las áreas en desarrollo. El compromiso entre HQ y los otros tres servicios disminuyó con el aumento de la urbanización, mientras que la sinergia entre los otros tres servicios se fortaleció a medida que la urbanización se profundizaba. Estos hallazgos sugieren que la urbanización impacta significativamente en los ESs. Es necesario implementar medidas adecuadas (por ejemplo, construcción de ciudades esponja, espacios verdes urbanos, etc.) para abordar los impactos de la urbanización en los ESs.