El carbono orgánico del suelo (COS) constituye un componente crítico de los reservorios de carbono dentro de los ecosistemas terrestres. Las ramificaciones de las transiciones en el uso del suelo urbano sobre la dinámica del COS, particularmente en regiones que se urbanizan rápidamente como Shanghái, siguen siendo insuficientemente elucidada. Esta investigación sinergiza un modelo predictivo de cambio de uso del suelo (Logístico-CA-Markov) con un marco de cuantificación de servicios ecosistémicos (InVEST), con el objetivo de delinear la interacción entre la variabilidad del COS y el Cambio de Uso y Cobertura del Suelo (CUCS) bajo escenarios de desarrollo natural y protección ecológica. Observaciones empíricas de 2010 a 2020 revelan una contracción de 34,912.76 hectáreas en las tierras agrícolas de Shanghái, en contraste con una expansión de 36,048.24 hectáreas en áreas urbanas construidas. Las proyecciones para 2030 bajo un escenario de protección ecológica indican una expansión urbana moderada, reduciendo la expansión del área construida en 13,518 hectáreas en relación con el escenario de desarrollo natural. Notablemente, se anticipa que la capacidad neta de secuestro de carbono de Shanghái disminuirá en aproximadamente 0.418 millones de toneladas entre 2020 y 2030. Esta tendencia se observa en ambos escenarios considerados, pronosticando una reducción acumulativa en los stocks de COS que supera 1 millón de toneladas para 2030. La vía de desarrollo natural presagia un agotamiento más pronunciado y acelerado de las reservas de COS. Aunque las medidas de conservación ecológica muestran el potencial de desacelerar esta pérdida, parecen insuficientes para revertir el declive continuo en los stocks de COS. Este estudio aboga por intervenciones estratégicas de planificación urbana centradas en restringir el crecimiento de las densidades de construcción y aumentar la preservación y gestión de tierras ecológicas. Tales medidas son imperativas para fortalecer la capacidad de secuestro de carbono de Shanghái.