Los cambios en el uso y la cobertura del suelo (LUCCs) impactan significativamente la captura de carbono al modificar la estructura y función de los ecosistemas terrestres. Este estudio utilizó técnicas de SIG y teledetección para prever patrones futuros de LUCC y su influencia en los presupuestos de carbono regionales, lo cual es esencial para el desarrollo sostenible. Diseñamos un modelo de dinámica de sistemas acoplado (SD) integrado con un modelo de simulación de uso del suelo generador de parches (PLUS) para simular los LUCC bajo diversos escenarios futuros utilizando datos ambientales de múltiples fuentes. Además, se empleó el modelo InVEST para cuantificar el almacenamiento de carbono en los ecosistemas terrestres. Al establecer tres escenarios: prioridad ecológica (EP), altamente urbanizado (HU) y desarrollo coordinado (CD), el objetivo de este estudio fue predecir los patrones de LUCC y la distribución del almacenamiento de carbono de la cuenca del río Tuojiang (TRB), China, hasta 2035. Los resultados mostraron que (1) de 2000 a 2020, ocurrieron cambios significativos en el LUCC en la TRB, involucrando principalmente la conversión de tierras cultivadas en áreas de construcción y tierras forestales; (2) los LUCC tuvieron un impacto sustancial en el almacenamiento de carbono en la TRB, siendo el escenario EP el que demostró el mayor almacenamiento de carbono para 2035 debido a la expansión forestal extensa, mientras que el escenario HU indicó una disminución en el almacenamiento de carbono asociada con la rápida urbanización; y (3) las regiones montañosas de la TRB, dominadas por tierras forestales, mostraron consistentemente un mayor almacenamiento de carbono, mientras que la región de la llanura de Chengdu en la parte superior de la cuenca mostró el más bajo. En conclusión, recomendamos priorizar el escenario CD en las estrategias de desarrollo futuro para equilibrar el crecimiento económico con la protección ecológica, al mismo tiempo que se mejora el almacenamiento de carbono. Nuestros hallazgos ofrecen valiosas perspectivas para dar forma a las políticas futuras de LUCC en la cuenca del río Tuojiang, subrayando la adaptabilidad del enfoque del modelo acoplado a una amplia gama de escalas geográficas y contextos.