Aclarar la relación entre la urbanización y el abandono de tierras agrícolas en las aglomeraciones urbanas (AU) es crucial para guiar la formulación de políticas y estrategias de gestión de tierras cultivables para un desarrollo urbano sostenible. A pesar de numerosos estudios que confirman la correlación entre el abandono de tierras agrícolas y ciertos factores de urbanización, la exploración de los patrones y mecanismos subyacentes del abandono de tierras agrícolas en las AU de China sigue siendo digna de una investigación sistemática. En este estudio, realizamos un análisis de las tendencias espaciotemporales en el abandono de tierras agrícolas y examinamos los principales impulsores del abandono de tierras agrícolas en cuatro AU chinas representativas: Beijing-Tianjin-Hebei (BTH), Chengdu-Chongqing (CC), Delta del Río Perla (PRD) y Delta del Río Yangtsé (YRD). Nuestros hallazgos revelan que el abandono de tierras agrícolas se ha intensificado con el aumento de la fragmentación y los parches de agregación en estas AU. La experiencia de abandono fue el principal impulsor del abandono continuo. Además, las condiciones naturales influyeron persistentemente en el abandono de tierras agrícolas en el BTH, mientras que la urbanización del suelo y la urbanización económica fueron los impulsores predominantes en el CC. El abandono en el PRD fue impulsado principalmente por la urbanización de la población, mientras que el abandono en el YRD fue impulsado principalmente por la urbanización económica y la urbanización del suelo. Los hallazgos de la investigación proporcionan apoyo de datos y explicación científica para la formulación de políticas de tierras en estas AU típicas bajo diferentes estrategias de desarrollo.