China está experimentando una urbanización rápida sin precedentes en la historia de la humanidad. Esto ha mejorado significativamente el bienestar de los residentes, pero también ha causado graves problemas ambientales en la aglomeración urbana de Beijing, Tianjin y Hebei (BTHUA). Por lo tanto, el estudio construyó los índices de urbanización y contaminación ambiental con base en la literatura existente, utilizó el proceso de jerarquía analítica, el método de entropía y el principio de entropía de información mínima para obtener los pesos subjetivos, objetivos e integrales de los índices de evaluación, respectivamente, y tomó como ejemplo BTHUA para estudiar los efectos de los elementos y subsistemas de urbanización en la contaminación ambiental de 2000 a 2015 mediante el uso de un modelo de regresión con ponderación geográfica y temporal. Este estudio llegó a las siguientes conclusiones. (1) El índice de urbanización aumentó rápidamente de 0,157 en 2000 a 0,438 en 2015. Las políticas nacionales tienen repercusiones importantes en la protección del medio ambiente en las aglomeraciones urbanas. (2) El nivel de la industria de servicios, los ingresos fiscales, los ingresos de los residentes, el nivel de educación, la aplicación de Internet fueron factores que redujeron la contaminación ambiental. La tasa de urbanización, la aglomeración de la población, el desarrollo económico, el desarrollo industrial, la construcción urbana y la construcción del transporte fueron factores que agravaron la contaminación ambiental. (3) Los efectos de la urbanización en la contaminación ambiental fluctuaron periódicamente, y el período de fluctuación fue coherente con el plan quinquenal de China. La política nacional ha promovido considerablemente el desarrollo coordinado de la urbanización y la protección del medio ambiente, aunque ha habido un efecto de retraso. Los efectos de las tendencias de los factores demográficos, económicos, sociales, espaciales y de urbanización integral sobre la contaminación ambiental fueron básicamente los mismos, pero el grado de cada efecto fue diferente. (4) La urbanización mejoró la calidad del medio ambiente en las zonas montañosas, pero agravó el grado de contaminación ambiental local en las llanuras y las zonas costeras. La tasa de urbanización de las aglomeraciones urbanas difería, y la tasa de urbanización iba a la zaga en las zonas montañosas, mientras que era excesiva en las llanuras y las zonas costeras.