La biomasa aérea (AGB) es un indicador clave del estado fisiológico y la productividad de los pastizales, y su estimación precisa es esencial para comprender los ciclos de carbono regionales. En este estudio, desarrollamos un modelo adecuado de AGB para los pastizales en Xinjiang basado en el algoritmo de bosque aleatorio, utilizando datos de observación de AGB, índices de vegetación de teledetección y datos meteorológicos. Estimamos la AGB de los pastizales desde 2000 hasta 2022, analizamos sus cambios espaciotemporales y exploramos su respuesta a factores climáticos. Los resultados mostraron que (1) el modelo era confiable (R = 0.55, RMSE = 64.33 g·m) y estimó con precisión la AGB de los pastizales en Xinjiang; (2) la distribución espacial de la AGB de los pastizales en Xinjiang mostró altos niveles en el noroeste y valores bajos en el sureste. La AGB mostró una tendencia creciente en la mayoría de las áreas, con una participación del 61.19%. Entre estas áreas, los prados de tierras bajas mostraron el crecimiento más rápido, con un incremento anual promedio de 0.65 g·m·a; y (3) el clima de Xinjiang exhibió características de humidificación cálida, y la AGB de los pastizales mostró una mayor correlación con la precipitación que con la temperatura. Desarrollar modelos de teledetección basados en algoritmos de bosque aleatorio demuestra ser un enfoque efectivo para estimar la AGB, proporcionando datos fundamentales para mantener el equilibrio entre la hierba y el ganado y para el uso sostenible y la conservación de los recursos de pastizales en Xinjiang, China.