La estimación precisa del impacto de la forma urbana en las emisiones de CO2 es esencial para la propuesta de estrategias de planificación espacial efectivas y de bajo carbono. Sin embargo, pocos estudios se han centrado en la relación entre la forma urbana y las emisiones de CO2 en ciudades pequeñas y medianas, y es especialmente incierto si la relación varía entre ciudades con diferentes características socioeconómicas. Este estudio tomó 132 ciudades pequeñas y medianas en el Delta del Río Yangtsé en China para explorar cómo la forma urbana afecta las emisiones de CO2, considerando los factores socioeconómicos de la estructura industrial, la densidad de población y el nivel de desarrollo económico. Primero, se utilizaron datos de luz nocturna (DMSP-OLS y NPP-VIIRS) y datos energéticos provinciales para calcular las emisiones de CO2. En segundo lugar, se utilizaron cuatro métricas de paisaje para cuantificar la compacidad y complejidad de la forma urbana basándose en datos de uso de suelo urbano en China. Finalmente, se establecieron modelos de datos de panel para analizar si y cómo diferentes factores socioeconómicos impactaron la relación entre la forma urbana y las emisiones de CO2. Los resultados mostraron que los tres factores socioeconómicos mencionados anteriormente tuvieron influencias obvias en la relación entre la forma urbana y las emisiones de CO2 per cápita en ciudades pequeñas y medianas. El efecto de la compacidad sobre las emisiones de CO2 per cápita aumentó con el aumento de la proporción de la industria terciaria, la densidad de población y el PIB per cápita. Sin embargo, la compacidad no muestra efectos sobre las emisiones de CO2 per cápita en ciudades industriales y ciudades de bajo nivel de desarrollo. El efecto de la complejidad sobre las emisiones de CO2 per cápita solo aumentó con el aumento de la densidad de población. Los resultados pueden apoyar a los responsables de la toma de decisiones en ciudades pequeñas y medianas para proponer planes precisos, integrales y diferenciados para el control y reducción de emisiones de CO2.