La forma urbana juega un papel crítico en la configuración de la diferenciación espacial de la temperatura de la superficie terrestre (LST). Sin embargo, se ha investigado poco sobre las fuerzas impulsoras subyacentes y las interacciones de la forma urbana multidimensional, considerando específicamente el uso del suelo urbano bidimensional (2D) y los edificios tridimensionales (3D), en la LST. Además, sus resultados a múltiples escalas siguen siendo poco claros. Tomando como ejemplo el área urbana principal de la ciudad de Wuhan, se seleccionaron un total de nueve indicadores: la proporción de tierras administrativas (PA), la proporción de tierras comerciales (PB), la proporción de tierras industriales (PM), la proporción de tierras residenciales (PR), la proporción de áreas de agua (PE), la densidad de edificios (BD), la altura de los edificios (BH), la relación de área de piso (FAR) y el factor de vista del cielo (SVF); este artículo utilizó el modelo de detector geográfico para investigar la fuerza impulsora de la diferenciación espacial de la LST en invierno y verano, así como la interacción de varios factores influyentes desde una perspectiva multiescalar. Los resultados mostraron que (1) la LST promedio en tierras industriales fue más alta que en tierras comerciales, tanto en verano como en invierno. La LST en tierras administrativas fue más alta que en tierras residenciales, mientras que en invierno es lo contrario. (2) La diferenciación espacial de la LST de verano estuvo dominada principalmente por edificios 3D, mientras que la diferenciación espacial de la LST de invierno estuvo dominada principalmente por el uso del suelo 2D. (3) La BD fue la principal fuerza impulsora de la diferenciación espacial de la LST en verano, y la interacción entre la BD y cualquier otro indicador mostró el poder explicativo más significativo, lo mismo ocurre con la PM en invierno. (4) A medida que aumentó la escala, el poder explicativo del uso del suelo urbano 2D para la diferenciación espacial de la LST aumentó gradualmente tanto en invierno como en verano, mientras que el poder explicativo de la PE sobre la diferenciación espacial de la LST disminuyó. El poder explicativo de la BD, FAR y SVF sobre la diferenciación espacial de la LST se mantuvo básicamente sin cambios. El poder explicativo de la BH sobre la diferenciación espacial de la LST de verano disminuye con el aumento de la escala, mientras que el poder explicativo de la BH sobre la diferenciación espacial de la LST de invierno se mantiene en un estado estable. (5) La interacción entre todos los factores de forma urbana aumenta principalmente a medida que aumenta la escala, excepto por la interacción entre la BH y el uso del suelo urbano 2D en verano, y la interacción entre la PE y la PR en invierno. La investigación puede proporcionar apoyo científico para la toma de decisiones en la optimización colaborativa de formas urbanas multiescala para mejorar el entorno térmico urbano.