La expansión urbana es un fenómeno complejo relacionado con la urbanización anormal, y se ha convertido en un tema clave de preocupación global. Este estudio tuvo como objetivo medir la expansión urbana en China y explorar sus patrones y factores impulsores espaciotemporales. Basándose en 343 ciudades chinas a nivel de prefectura y superiores, se utilizaron datos derivados de teledetección desde 2000 hasta 2017 para calcular el índice de expansión urbana (IEU). La tendencia evolutiva y el patrón espaciotemporal de la expansión urbana en China se analizaron utilizando análisis de tendencias y análisis exploratorio de datos espaciotemporales, y se aplicó Geodetector para investigar los factores que impulsan los cambios. Los resultados muestran lo siguiente: se produjo un desarrollo moderado o alto de la expansión urbana en China desde 2000 hasta 2017. En términos de distribución espacial, el IEU fue alto en el noroeste de China y bajo en el sureste de China. La estabilidad espacial local del IEU disminuyó gradualmente de sureste a noroeste y noreste. El IEU tuvo una fuerte dependencia espacial. No se observaron transiciones espaciotemporales significativas en la expansión urbana, y el patrón espacial fue estable con una fuerte cohesión espacial. El producto regional bruto (PRB) de la industria terciaria, el PRB total y la inversión en desarrollo inmobiliario han sido los factores más importantes que afectan la expansión en ciudades a nivel de prefectura y superiores en China.