Existen interacciones dinámicas complejas entre la urbanización y el desarrollo urbano sostenible, y aclarar la relación colaborativa y el mecanismo de respuesta interactiva entre los dos sistemas es clave para garantizar un desarrollo urbano de alta calidad. Tomando el Delta del Río Yangtsé como un caso típico, se midieron las relaciones de respuesta dinámica coordinada e interactiva entre la urbanización y el desarrollo urbano sostenible utilizando un método de evaluación integral de múltiples índices, análisis de correlación gris y un modelo autorregresivo vectorial de datos de panel (PVAR). Los resultados indican que: (a) un alto nivel de urbanización y características de polarización significativas de las ciudades centrales regionales junto con un bajo desarrollo económico en ciudades más periféricas y una atracción insuficiente a factores como población, capital y tecnología, lo que amplía su brecha de desarrollo con las ciudades centrales regionales; (b) una tendencia creciente significativa en el desarrollo urbano sostenible, junto con una tendencia de evolución espaciotemporal de la urbanización; (c) una relación causal bidireccional de Granger entre la urbanización y el desarrollo urbano sostenible, con los resultados del modelo PVAR indicando una relación de respuesta interactiva positiva, que tiene ciertas características dependientes del camino y una tendencia de desarrollo inercial; y (d) a largo plazo, la urbanización tiene un mayor impacto en los cambios en el desarrollo urbano sostenible que viceversa.