Se ha prestado poca atención al impacto de los futuros patrones de expansión urbana en las emisiones de carbono basadas en el patrón urbano existente de una región. Este estudio utilizó la Aglomeración Urbana de Guizhou Central como área de estudio, y se analizaron las relaciones entre la urbanización regional y las emisiones de CO2 en el área de estudio basándose en datos históricos. Luego, se simularon patrones de crecimiento urbano en cuatro escenarios que se centraron en los próximos 15 años, y se basaron en el modelo de autómata celular. En cada escenario diferente, se predijeron las emisiones de CO2 y se proporcionaron algunas implicaciones sobre el impacto de esas emisiones. Los resultados mostraron que a medida que aumenta la intensidad del uso del suelo urbano, las emisiones de CO2 primero aumentan y luego disminuyen; sin embargo, la tasa de disminución de las emisiones de CO2 es mucho más lenta que la tasa a la que aumenta. Además, en los próximos 15 años, la expansión urbana conducirá a un aumento significativo en las emisiones de CO2. Se encontró que las emisiones de CO2 eran más bajas en el escenario de aglomeración espacial y más altas en el escenario de dispersión espacial. El escenario de aglomeración espacial fue propicio para entender cómo las emisiones de CO2 eventualmente alcanzan su punto máximo; sin embargo, diferentes ciudades en el área de estudio deberían adoptar diferentes patrones de expansión urbana. Estos resultados de investigación pueden proporcionar una guía de referencia para el gobierno en lo que respecta a la planificación urbana.