Los pastizales áridos exhiben altas proporciones de biomasa subterránea (BGB), sin embargo, la influencia climática en la densidad de carbono de BGB sigue siendo poco comprendida. Estimar con precisión la densidad de carbono de BGB en la vegetación de pastizales áridos representa un desafío significativo. Utilizando muestreos extensivos en campo, datos de teledetección de múltiples fuentes y métodos de aprendizaje automático, se estimó la distribución espacial de la densidad de carbono de BGB en los pastizales de Xinjiang, y se revelaron sus impulsores ambientales en diferentes regiones geomorfológicas. Los resultados muestran que la densidad de carbono de BGB representa el 93.8-97.2% de la densidad de carbono total en los pastizales de Xinjiang, con proporciones notablemente altas que superan el 97% en las regiones de la Cuenca de Junggar, Montañas Kunlun y Montañas Altun. Desde 2000 hasta 2023, la densidad de carbono de BGB aumentó significativamente (<0.01) de 1175.18 gC·m a 1379.09 gC·m, con aumentos significativos observados en la Cuenca de Junggar, Cuenca de Tarim, Montañas Kunlun y Montañas Altun. Además, el análisis de factores ambientales reveló efectos de umbral de humedad del suelo distintos que rigen las relaciones entre la densidad de carbono de BGB y la precipitación: la densidad de carbono aumenta linealmente con la precipitación cuando la humedad del suelo permanece por debajo de 0.2 m·m, muestra una relación parabólica entre 0.2 y 0.4 m·m, y disminuye con el aumento de la precipitación cuando la humedad del suelo supera 0.4 m·m. La humedad del suelo y la precipitación emergen como factores dominantes que influyen en los cambios de la densidad de carbono de BGB, con variaciones regionales en sus relaciones. Estos hallazgos proporcionan información crítica sobre la dinámica de la captura de carbono en los ecosistemas de pastizales áridos y sus mecanismos de respuesta ante el cambio climático.