El empeoramiento de los efectos ambientales causados por la rápida expansión urbana a gran escala en la mayoría de las ciudades chinas es una tendencia preocupante. En respuesta, China está abogando por una transición económica de un crecimiento rápido (crecimiento bruto) a un modelo de desarrollo de alta calidad que incorpore las consecuencias ambientales negativas. La productividad total de factores verdes (GTFP) se considera uno de los enfoques importantes para medir el desarrollo de alta calidad. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación es cuantificar el impacto de la expansión urbana en el GTFP utilizando datos de teledetección y modelos econométricos espaciales. Los hallazgos principales de este estudio son los siguientes: (1) El índice de expansión urbana presenta una tendencia decreciente de 2005 a 2016, lo que indica que la urbanización se ha ralentizado; (2) Las puntuaciones de GTFP de las ciudades chinas no están distribuidas aleatoriamente y, por lo tanto, presentan importantes efectos de derrame espacial; y (3) Los resultados de los modelos de rezago espacial revelan que el derrame espacial de GTFP es significativo y positivo. En otras palabras, los aumentos en el GTFP en las ciudades vecinas promueven mejoras en el GTFP en las ciudades cercanas. También encontramos que el impacto de la expansión urbana en el GTFP es significativo y negativo, lo que indica que la rápida expansión urbana contribuye a la disminución del crecimiento del GTFP en China. Además, la expansión urbana tiene un efecto negativo en el cambio técnico y el cambio de eficiencia. Los hallazgos principales pueden proporcionar a los responsables de políticas en las ciudades chinas bases científicas para diseñar e implementar medidas efectivas para mejorar el GTFP.