China está experimentando una urbanización y un envejecimiento sin precedentes. Estudios anteriores ignoraron en su mayoría el mecanismo interno del efecto del espacio verde urbano en la salud mental de los adultos mayores. En consecuencia, la relación entre la participación social en los espacios verdes urbanos y la salud mental sigue siendo incierta. Por lo tanto, este estudio exploró el impacto de los espacios verdes urbanos, la participación social y otros factores en la salud mental de los adultos mayores e investigó los mecanismos de estos efectos. Este estudio utilizó modelos de regresión lineal y realizó un análisis del efecto moderador utilizando datos de la Encuesta de Dinámica Laboral de China de 2018, que comprende 3501 adultos mayores en 146 ciudades de China. Además, analizamos las diferencias entre adultos mayores solitarios y no solitarios. Los resultados indicaron que el espacio verde urbano, la densidad de carreteras, la salud física, el historial de hospitalización, el bienestar subjetivo y la satisfacción económica afectaron significativamente la salud mental. La participación social desempeñó un papel moderador positivo significativo en la conexión entre los espacios verdes y la salud mental entre los adultos mayores. Para los adultos mayores solitarios, la participación social debilitó el impacto positivo de los espacios verdes en la salud mental; para los adultos mayores no solitarios, la participación social mejoró el impacto positivo de los espacios verdes en la salud mental. Estos hallazgos podrían contribuir a la futura construcción de ciudades amigables con el envejecimiento en China y ayudar a optimizar la construcción urbana y las estrategias para crear entornos saludables.