Impulsado por la expansión económica, la urbanización y el crecimiento poblacional, el mundo está presenciando una creciente demanda de agua, energía, tierra y alimentos, lo que plantea amenazas sustanciales al desarrollo sostenible de las sociedades y economías. Dadas las complejas interdependencias inherentes al sistema de agua-energía-tierra-alimentos (WELF), es imperativo realizar evaluaciones exhaustivas de la coordinación de acoplamiento y el desarrollo sostenible del sistema WELF a lo largo de escalas de tiempo prolongadas y diversas dimensiones características. Este estudio selecciona la provincia de Hebei, China, como región de investigación, construyendo un sistema de indicadores integral que abarca desde 1980 hasta 2020 utilizando tres dimensiones: fiabilidad (Rel), robustez (Rob) y equilibrio (Equ). Se desarrollaron el grado de coordinación de acoplamiento (DCC) y el índice de desarrollo sostenible (SDI) utilizando el índice de evaluación integral y el modelo de grado de coordinación de acoplamiento. Además, se emplearon el modelo de grado de obstáculo y el modelo de grado relacional gris para evaluar los indicadores que obstaculizan o promueven el SDI. Los resultados indican que: (1) El DCC (rango de 0-1, cuanto mayor, mejor) del sistema WELF aumentó de 0.65 a 0.75 entre 1980 y 1998, luego fluctuó entre 0.75 y 0.69, estabilizándose en un nivel moderado de desarrollo coordinado después de 2015. (2) Para el sistema WELF en Hebei, a medida que Rel aumentó, Rob disminuyó y Equ aumentó; de manera similar, a medida que Rob aumentó, Equ también aumentó. (3) El SDI (rango de 0-1, cuanto mayor, mejor) subió de 0.45 en 1980, inicialmente aumentó, luego disminuyó y finalmente se estabilizó. Después de 2014, experimentó un crecimiento rápido, alcanzando 0.54 para 2020, lo que indica una mejora en la capacidad de desarrollo sostenible. (4) Los indicadores relacionados con la dimensión Equ y el subsistema de tierra fueron factores limitantes más críticos para el desarrollo del SDI, mientras que los indicadores relacionados con la dimensión Rel y el subsistema de alimentos fueron contribuyentes más significativos al desarrollo del SDI. Estos hallazgos ofrecen una base científica y perspectivas prácticas para Hebei y regiones comparables, ayudando en la resolución de conflictos de recursos, la optimización de la asignación de recursos y la mejora del desarrollo sostenible regional.