La rápida urbanización ha llevado a la creciente escasez de recursos de tierra en China. Explorar las características espacio-temporales y los factores que influyen en la eficiencia del uso del suelo urbano (EUS) es de gran importancia para optimizar la eficiencia de asignación de los recursos de tierra y promover el desarrollo sostenible regional. En este estudio, se utilizó el modelo Super-SBM para calcular la EUS urbana de la cuenca del río Amarillo desde 2009 hasta 2018. Se analizaron las diferencias regionales y las características de aglomeración de la EUS en la cuenca del río Amarillo. Además, se utilizó un modelo de regresión en panel para analizar los factores que influyen en la EUS. Los resultados mostraron que la EUS en la cuenca del río Amarillo experimentó un proceso de declive fluctuante durante el período de estudio. La diferencia regional de la EUS en la cuenca del río Amarillo fue la siguiente: tramos superiores > tramos medios > tramos inferiores. Los puntos calientes y fríos de la EUS fueron relativamente estables en su distribución espacial durante el período de estudio. Los puntos calientes se distribuyeron principalmente en Ordos en los tramos superiores y Yulin en los tramos medios, mientras que los puntos fríos se distribuyeron principalmente en la provincia de Henan en los tramos inferiores. La globalización tuvo un impacto positivo en la EUS en los tramos inferiores. La mercantilización tuvo un impacto positivo en la EUS en toda la cuenca y en los tramos inferiores, y un impacto negativo en la EUS en los tramos medios. La descentralización tuvo un impacto positivo en la EUS de toda la cuenca y en los tramos superiores, y un impacto negativo en la EUS de los tramos inferiores.