Optimizar la eficiencia de los recursos y mitigar el cambio climático se han convertido en consensos de la sociedad humana. Sin embargo, todavía existe una brecha en la evaluación de la eficiencia de las emisiones de carbono (CEE) y en la identificación de la influencia de varios factores, especialmente en regiones de rápida urbanización. En este documento, construimos un modelo de análisis de frontera estocástica para evaluar la CEE y realizamos un estudio de caso en la Aglomeración Urbana Beijing-Tianjin-Hebei (BTHUA), un área típica de desarrollo colaborativo en China. Se construyó un índice integral de factores influyentes para analizar e identificar los factores clave que influyen en la CEE. Los resultados revelaron que la CEE promedio entre las 13 ciudades aumentó en volatilidad de 2000 a 2019. La CEE promedio en Langfang fue la más baja, mientras que en Tangshan fue la más alta. Los factores relacionados con la entrada tuvieron un efecto negativo en la CEE, incluyendo las emisiones de carbono per cápita, el empleo por cada diez mil personas, los activos totales per cápita y la intensidad energética. El PIB per cápita, el nivel de urbanización y la proporción del PIB del sector terciario tuvieron impactos positivos en la CEE. La formulación de políticas futuras debería centrarse en la transición de industrias intensivas en mano de obra y materiales a industrias intensivas en conocimiento y tecnología. Todos los resultados pueden contribuir a lograr un desarrollo de alta calidad y el objetivo de doble carbono en áreas de rápida urbanización.