El cambio climático amenaza la supervivencia y el desarrollo humano. Las ciudades, como los principales lugares de reunión para la producción y la vida humana, sirven como puntos focales para la implementación de políticas relacionadas con la eficiencia energética, la transición energética y la protección del medio ambiente. Este estudio construye un sistema de índices para la evaluación de ciudades con neutralidad de carbono desde las perspectivas de fuentes de carbono y sumideros de carbono. El sistema incluye trece indicadores bajo seis dimensiones. Combina datos objetivos y subjetivos (es decir, datos estadísticos y evaluaciones de expertos) integrando dos enfoques: el proceso analítico jerárquico difuso (AHP difuso) y conjuntos difusos vacilantes (HFS-VIKOR). Verificamos la eficacia del enfoque propuesto a través de un estudio de caso de trece ciudades piloto de bajo carbono en China. Los resultados indican que entre estas ciudades, Shenzhen tiene el mejor desempeño, seguido de Guangzhou y Hangzhou, mientras que Kunming, Baoding y Tianjin muestran un rendimiento deficiente en términos de neutralidad de carbono. Kunming y Baoding presentan deficiencias principalmente en fuentes de carbono, mientras que Tianjin enfrenta deficiencias tanto en fuentes de carbono como en sumideros de carbono. El análisis de sensibilidad y el análisis comparativo muestran la disponibilidad y efectividad del método propuesto. El gráfico de radar propuesto resalta aún más las direcciones de mejora para cada ciudad para lograr la neutralidad de carbono.