El noroeste de China ha experimentado cambios dramáticos en la superficie de tierras agrícolas en los últimos años. Los efectos de estos cambios en el almacenamiento de carbono son desconocidos, y esta ambigüedad obstaculiza las políticas de desarrollo de tierras relacionadas con las emisiones de carbono. En este estudio, evaluamos los efectos de los cambios anuales en tierras de cultivo (expansión y abandono) durante 2000 a 2020 en el almacenamiento de carbono en el noroeste de China utilizando datos de uso de la tierra, datos de densidad de carbono y anuarios estadísticos utilizando el método del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC). Los resultados indicaron que la superficie de tierras de cultivo aumentó en 1.47 x 10 ha de 2000 a 2020, siendo la expansión y el abandono de tierras de cultivo de 3.58 x 10 y -2.11 x 10 ha, respectivamente. La expansión de tierras de cultivo provino principalmente de otras tierras y pastizales, y la conversión de tierras de cultivo en pastizales representó la mayor proporción del abandono de tierras de cultivo, seguida de tierras edificadas. Los cambios en las tierras de cultivo resultaron en una captura total de carbono de 4.05 Tg (0.20 Tg C año), incluyendo una disminución de 17.66 Tg y un aumento de 21.71 Tg en el almacenamiento de carbono debido, respectivamente, a la expansión y al abandono de tierras de cultivo, en los cuales la conversión de bosques en tierras de cultivo (-8.60 Tg) y de tierras de cultivo en bosques (11.16 Tg) fueron las principales causas del aumento y la disminución en el almacenamiento de carbono. Específicamente, el almacenamiento de carbono regional debido a los cambios en las tierras de cultivo mostró una característica de variación creciente durante 2000 a 2007, una característica de variación gradualmente decreciente durante 2007 a 2014, y una estabilización fluctuante desde entonces (durante 2014 a 2020). Además, se encontró que las emisiones de carbono más altas se encontraban en Xinjiang (-3.68 Tg), seguido por la provincia de Ningxia (-0.21 Tg), mientras que Shanxi (3.44 Tg), Gansu (3.17 Tg) y Qinhai (1.33 Tg) acumularon carbono. En general, los cambios en las tierras de cultivo actuaron como un sumidero de carbono en el noroeste de China de 2000 a 2020. Sugerimos que el desarrollo de tierras con alta densidad de carbono o la conversión de tierras con baja densidad de carbono son críticos para aumentar la futura captura de carbono debido a los cambios en las tierras de cultivo.