La compactación espacial urbana es crucial para reducir las emisiones de carbono y promover un desarrollo urbano sostenible. Sin embargo, el potencial y las variaciones en la compactación espacial en la reducción de carbono a nivel de condado han sido en gran medida pasados por alto. Tomando como ejemplo las áreas a nivel de condado en la región de Beijing-Tianjin-Hebei (BTH), después de revisar las dimensiones, escalas y caminos de la investigación existente, cuantificamos la compactación espacial de 2005 a 2015 en términos de densidad, morfología y función. Los resultados revelan que, en primer lugar, las emisiones de carbono de las áreas a nivel de condado de BTH, tanto por área de tierra (CO2/L) como per cápita (CO2/P), han aumentado en general. La heterogeneidad varió entre los indicadores de compactación espacial: la densidad urbana y la compactación funcional aumentaron, mientras que la compactación morfológica mostró una ligera fluctuación. En segundo lugar, las correlaciones con CO2/L fueron más fuertes que las con CO2/P, clasificándose de la siguiente manera: densidad urbana, compactación funcional > compactación morfológica. Además, el modelo de regresión geográficamente y temporalmente ponderada (GTWR) reveló la heterogeneidad espacial y temporal en el impacto de la compactación espacial sobre la intensidad de las emisiones de carbono. Los resultados de heterogeneidad proporcionan información sobre los mecanismos y patrones generales de las diferencias en los factores que influyen en las emisiones de carbono en cuatro tipos diferentes de áreas a nivel de condado, a saber, central, oriental, meridional y noroccidental, ofreciendo orientación política para promover la reducción tanto de CO2/L como de CO2/P. Este estudio es útil para proponer estrategias de planificación espacial urbana para la reducción de carbono y formular políticas de reducción de carbono diferenciadas.