La evaluación cuantitativa de la capacidad del servicio ecosistémico (SE) y sus fuerzas impulsoras es de gran importancia para lograr los ODS regionales. Dada la escasez de investigaciones existentes que evalúan la sostenibilidad de múltiples tipos de SE a lo largo de una larga serie temporal a escala de municipio en una región típica de ciudades de agua, este estudio tiene como objetivo abordar dos preguntas científicas clave: (1) ¿cuáles son los cambios espaciotemporales en el índice de oferta-demanda de servicios ecosistémicos (IODSE) y el índice de sostenibilidad de servicios ecosistémicos (ISSE) de una región típica de ciudades de agua? y (2) ¿cuáles son los factores clave que impulsan los cambios en el ISSE? Para responder a estas dos preguntas, este estudio toma como área de estudio la Zona de Demostración Integrada del Delta del Río Yangtsé (ZDIYRY), utilizando datos geográficos espaciotemporales y de teledetección de múltiples fuentes para calcular los niveles de oferta-demanda y la capacidad de desarrollo sostenible de diferentes SE en la ZDIYRY desde 2000 hasta 2020. Los principales hallazgos fueron los siguientes: (1) De 2000 a 2020, los valores medios de IODSE para la calidad del hábitat, el almacenamiento de carbono, la producción de cultivos, el rendimiento de agua y la retención de suelo mostraron una tendencia a la baja. (2) Durante el mismo período, el ISSE exhibió una tendencia fluctuante a la baja, disminuyendo de 0.31 en 2000 a 0.17 en 2020, con áreas de bajo valor en expansión a medida que crecían las áreas construidas, mientras que las áreas de alto valor se distribuyeron principalmente alrededor del Lago Dianshan, Yuandang y partes de tierras ecológicas. (3) Los principales factores impulsadores dentro de la ZDIYRY fueron los factores de actividad humana, incluidos la POB y el PIB, con sus poderes explicativos promedio de cinco períodos siendo 0.44 y 0.26, mientras que el poder explicativo de los factores naturales fue menor. Sin embargo, la interacción de la POB y el suelo mostró un mayor poder explicativo. Los resultados de este estudio podrían proporcionar formas prácticas para la gobernanza sostenible regional: (1) priorizar la protección de humedales y la retención de suelo en áreas de alta densidad poblacional basándose en cuotas de uso de suelo específicas; (2) integrar los puntos fríos del ISSE (zonas de expansión construida) en ajustes de línea roja ecológica, manteniendo una alta cobertura de infraestructura verde en nuevas áreas urbanas; y (3) establecer un marco de co-gestión población-suelo en zonas de transición agrícola-urbana.