La economía baja en carbono y el desarrollo sostenible se han convertido en un consenso generalizado. Los supermercados de cadena deben prestar atención a la optimización de rutas en el proceso de distribución para reducir las emisiones de carbono. Este estudio toma como objeto de investigación los supermercados de cadena, centrándose en la optimización del problema de enrutamiento de vehículos (VRP) en la distribución de tiendas de supermercados. En primer lugar, basándonos en el concepto de rentabilidad, construimos un modelo de optimización de rutas de distribución verde y baja en carbono con el menor costo. Con la minimización de costos como función objetivo, el costo total de distribución en el proceso de entrega de vehículos incluye costos fijos, costos de transporte y costos de emisión de carbono. El costo de emisión de carbono se calcula utilizando el mecanismo de impuestos al carbono. En segundo lugar, a través de la integración del algoritmo de Floyd, el algoritmo del vecino más cercano y el algoritmo de inserción, se propuso un algoritmo heurístico de fusión para la resolución del modelo, y se realizó un estudio empírico utilizando el supermercado de cadena W en Wuhan como ejemplo. Los resultados experimentales muestran que la optimización de las rutas de distribución considerando el costo de emisión de carbono puede reducir efectivamente las emisiones de carbono. Al mismo tiempo, también puede reducir los costos totales de las empresas y de la sociedad, logrando así mayores beneficios sociales a menores costos. Los resultados de la investigación proporcionan sugerencias efectivas para que los supermercados de cadena controlen las emisiones de carbono durante el proceso de distribución.