El rápido avance de las tecnologías de la Industria 4.0 y 5.0 presenta oportunidades sin precedentes para alinear los incubadores de start-ups con los objetivos de sostenibilidad de las ciudades inteligentes, fomentando la innovación y abordando desafíos urbanos complejos. Este estudio presenta el Marco de Sostenibilidad de Incubadoras de Ciudades Inteligentes (SCISF), un modelo conceptual estructurado que integra la innovación en modelos de negocio sostenibles, la transformación digital y los principios de economía circular en las prácticas de incubadoras. A través de una revisión integradora de la literatura, el desarrollo de un marco conceptual y la aplicación empírica, la investigación identifica seis componentes clave esenciales para alinear las incubadoras con los objetivos de las ciudades inteligentes: alineación de la visión estratégica, integración tecnológica, prácticas de economía circular, participación pública, escalabilidad y monitoreo de impacto. La aplicación empírica del marco a la incubadora de la Fundación de Emprendimiento de Gdansk (GEF) demuestra su efectividad en la evaluación de las contribuciones de las incubadoras a la sostenibilidad urbana. Los hallazgos destacan fortalezas en la participación pública y la visión estratégica, junto con oportunidades para mejorar la integración de la Industria 5.0, las asociaciones intersectoriales y la elaboración de informes de impacto impulsados por ESG. Al cerrar la brecha entre los objetivos de la ciudad y los ecosistemas de start-ups, el SCISF proporciona información práctica para los responsables de políticas, los urbanistas y los gerentes de incubadoras para fomentar entornos urbanos inteligentes, circulares y resilientes.