Bajo la tendencia de desarrollo urbano de la expansión, mejorar la eficiencia en el uso de la energía es una forma adecuada de promover la construcción verde y de bajo carbono en las ciudades. Este artículo utiliza datos de panel de 283 ciudades a nivel de prefectura y superiores en China desde 2008 hasta 2019 para medir el índice de expansión urbana y analizar la ley de evolución espacio-temporal de la expansión urbana y el consumo de electricidad. Se examina empíricamente la relación entre la expansión urbana y el consumo de electricidad, y se analiza el efecto diferencial de la expansión urbana sobre el consumo de electricidad. Finalmente, se explora en profundidad el impacto de la expansión urbana en el consumo de electricidad desde una perspectiva espacial mediante el establecimiento de un modelo de error espacial. Encontramos lo siguiente: (1) Los niveles de expansión urbana y consumo de electricidad urbana están en aumento. La distribución espacial de la expansión urbana es más dispersa, y las ciudades con altos niveles de consumo de electricidad están mayormente concentradas en las áreas costeras del este. (2) La expansión urbana agrava el consumo de electricidad, y esta conclusión sigue siendo robusta después de realizar una serie de pruebas de robustez y tener en cuenta los problemas de endogeneidad. En términos del mecanismo de influencia, la expansión urbana afecta principalmente el consumo de electricidad al cambiar la asignación de recursos terrestres, aumentar la dependencia del transporte privado e inhibir la innovación en tecnología verde. (3) El efecto incremental de la expansión urbana sobre el consumo de electricidad es más pronunciado en ciudades con altos niveles de expansión, regulaciones ambientales débiles y bajos niveles de innovación verde, así como en ciudades del oeste. (4) La expansión urbana y el consumo de electricidad tienen una correlación espacial positiva significativa. El consumo de electricidad de las ciudades no solo está relacionado con sus propias regiones, sino que también está influenciado por las regiones adyacentes, y la correlación espacial se refleja principalmente en el término de error aleatorio. Este artículo profundiza en la comprensión de las leyes básicas de la expansión urbana que afectan el desarrollo urbano de bajo carbono, lo que también tiene implicaciones para nuevas estrategias de urbanización y desarrollo verde.