El papel de los factores espaciales en la reducción de las emisiones de carbono ha estado recibiendo una atención creciente por parte de los investigadores; sin embargo, estos impactos pueden involucrar heterogeneidad espacial. En este estudio, se tomaron 337 ciudades a nivel de prefectura en China como objeto de investigación. Basándose en datos urbanos a nivel nacional, se investigó el impacto global de la forma espacial urbana en las emisiones de carbono utilizando regresión de mínimos cuadrados ordinarios, el modelo de error espacial y el modelo de rezago espacial. Luego, se investigaron los efectos locales de la forma espacial urbana en las emisiones de carbono en diferentes ciudades utilizando regresión ponderada geográficamente. Los hallazgos son los siguientes. En general, cuanto mayor es el área construida urbana y más fragmentado y descentralizado es el uso del suelo urbano, mayores son las emisiones de carbono. Por el contrario, cuanto más centralizado está el centro urbano de una ciudad, menores son sus emisiones de carbono. Localmente, para algunas ciudades chinas, se encontró que el área total, el índice de forma del paisaje y la distancia media al vecino más cercano de Euclides tenían efectos positivos significativos en las emisiones de carbono, mientras que el índice de la mayor mancha tuvo un impacto negativo significativo. Para todas las ciudades chinas, se encontró que la densidad de parches no tenía un efecto significativo en las emisiones de carbono. En el 29% de las ciudades en las que se encontró que el índice de división del paisaje afectaba significativamente las emisiones de carbono, este efecto fue positivo, mientras que fue negativo en el 71% restante. Las implicaciones políticas que surgen de este estudio radican en la necesidad de que los responsables de la toma de decisiones y los planificadores urbanos guíen la conformación de formas espaciales urbanas de bajo carbono.