El uso del suelo juega un papel crucial en la adaptación y mitigación del cambio climático, ya que el diseño razonable de la distribución del uso del suelo puede impactar positivamente en estos aspectos. Por lo tanto, el interés en la investigación sobre estrategias de adaptación y mitigación del cambio climático en el uso y gestión del suelo ha ido en aumento. Sin embargo, las estrategias de adaptación y mitigación se han tratado por separado en diferentes dimensiones y niveles espaciales. En este estudio, presentamos un marco de modelado para la optimización del uso del suelo que integra la adaptación y mitigación del cambio climático, desarrollamos el modelo y luego lo aplicamos al condado de Huailai, donde las condiciones ambientales y socioeconómicas son sensibles al cambio climático. El modelo regional de optimización del uso del suelo se combinó con un modelo de programación lineal y un modelo de autómatas celulares modificado. Posteriormente, se incorporaron al modelo las restricciones de adaptación y mitigación del cambio climático, incluyendo la demanda ecológica de agua, la idoneidad espacial y la captura de carbono. Los resultados indican que la mayoría de las regiones en el área de estudio podrían adaptarse y mitigar el cambio climático con un patrón de uso del suelo constante, y la región de conversión del uso del suelo bajo diferentes escenarios de cambio climático se ubicó principalmente en la región de transición topográfica. Los resultados de la optimización también revelan compensaciones entre la adaptación y la mitigación del cambio climático que se manifestaron con un aumento en la captura de carbono y la demanda ecológica de agua acompañados de disminuciones en el ingreso neto de la producción agrícola. Por lo tanto, es necesario incorporar simultáneamente la adaptación y la mitigación del cambio climático en la optimización y gestión del uso del suelo, y el modelo propuesto proporciona un método viable para incorporarlos y equilibrar sus compensaciones en la optimización del patrón de uso del suelo a escala regional.