Confrontados con la creciente población de China y los recursos limitados de tierras cultivables, la mejora de la eficiencia en el uso sostenible de la tierra cultivable es de suma importancia. Este estudio, basado en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas, introduce un marco sólido para evaluar el uso sostenible de la tierra cultivable. Utilizando el sistema de indicadores de Utilización Sostenible de la Tierra Cultivable (SUA), el modelo DGA-Super-SBM, el índice de producción de Malmquist-Luenberger y el algoritmo TO-Fisher-OSM, evaluamos la eficiencia de la utilización sostenible de la tierra cultivable (ESUA) en 52 ciudades a nivel de prefectura dentro de las principales regiones productoras de granos de China, en los mares Amarillo y Huaihai. Analizamos los patrones de utilización de tierras agrícolas desde 2010 hasta 2020, examinando la influencia de estos patrones en la eficiencia de utilización sostenible. Nuestros hallazgos indican que entre 2010 y 2020, el uso de tierras cultivables en estas regiones mostró una transformación mínima, desplazándose principalmente hacia tierras de construcción y, a la inversa, desde pastizales y sistemas hídricos. Notablemente, la ESUA de la tierra cultivable demostró una tendencia ascendente, caracterizada por un marcado agrupamiento espacial, manteniendo una alta eficiencia en las regiones del norte y un aumento significativo en los sectores del sur. La tendencia de disminución de la ESUA (D-ESUA) fue general, pero aumentó en la mitad de las ciudades. El cambio en el centro de gravedad de la ESUA se correlacionó con el movimiento norte-sur de la proporción del área cultivada, la tasa de entrada y la tasa de salida, aunque se movió en dirección opuesta a la densidad de tierras cultivadas y el rendimiento por unidad de área. Variables como el índice de replantación, la densidad de tierras cultivables, el rendimiento por unidad de área y la tasa de entrada de tierras cultivables afectaron significativamente la ESUA. Estos hallazgos ofrecen una base científica y apoyo en la toma de decisiones para optimizar el patrón de utilización de la tierra cultivable y lograr una asignación racional de los recursos de tierras cultivables.