Aunque existen muchos nuevos tipos de fertilizantes ecológicos que pueden mejorar el rendimiento del maíz, los fertilizantes químicos son el tipo de fertilizante más utilizado en el sector agrícola de China debido a su bajo costo y facilidad de aplicación. Sin embargo, el uso indebido de los fertilizantes químicos podría provocar problemas ambientales, como la emisión masiva de gases de efecto invernadero (GEI). Por lo tanto, es importante determinar cómo se podría mejorar la eficiencia en el uso de fertilizantes (EUF) para estabilizar o aumentar el rendimiento del maíz mientras se reducen las emisiones de GEI. En este estudio, recopilamos 6618 registros de datos que incluyen tres conjuntos de datos (para N, P y K) de cinco regiones de cultivo de maíz en China de 2005 a 2018, y realizamos un metaanálisis sobre los efectos de los niveles de fertilización de N, K y P en el rendimiento del maíz, la productividad parcial de factores (PFP), la eficiencia agronómica (AE) y la huella de carbono de la producción de maíz. Además, se realizaron análisis de escenarios para estimar las tasas óptimas de aplicación de fertilizantes para estabilizar o aumentar el rendimiento del maíz mientras se reducen las emisiones de GEI. Se demostró que la EUF y las respuestas del rendimiento del maíz al nivel de fertilización variaban en diferentes regiones. En comparación con el pasado, la producción de maíz de China ha mejorado significativamente en términos de EUF y su huella de carbono en los últimos años. Debido a las mejoras en las variedades de maíz y las tecnologías de cultivo, es posible disminuir las tasas de aplicación de N, P y K y reducir la huella de carbono por unidad de área de maíz, sin comprometer el rendimiento. En el futuro, la fertilización con N debería reducirse un 10% respecto a los niveles actuales, y la aplicación de fertilizantes de P y K debería aumentarse o disminuirse dependiendo de las condiciones de cada región de cultivo de maíz. Por lo tanto, debería ser posible estabilizar o incluso aumentar los rendimientos y reducir las emisiones de GEI de la producción de maíz, logrando así un desarrollo verde y eficiente.