【目的】研究都市圈城镇化与生态环境耦合协调的交互关系，旨在探索区域经济、社会与生态的高质量发展路径，为区域协同规划和可持续发展提供新视角。【方法】从“人口–社会–经济–空间”和“规模–压力–治理–效率”8个维度构建城镇化与生态环境评价指标体系，以上海大都市圈为研究对象，以其涵盖的9个城市及上海市16个区为基本研究单元，基于2011—2020年的面板数据，运用耦合协调度模型，从城市和上海市辖区两个层面，在时间和空间两个维度，定量揭示上海大都市圈城镇化与生态环境耦合协调发展的时空分异特征。【结果】（1）2011—2020年，上海大都市圈城镇化与生态环境耦合协调发展度呈现出从“基本协调”向“优化协调”演进的积极态势，但各地区发展水平和步调不均衡，在空间分布上呈现差异性。（2）城市层面，以上海中心城区、苏州–无锡–南通以及舟山3个片区为中心辐射同步发展，呈现多片区发展的空间格局。（3）上海市辖区层面，上海市中心城区耦合协调度水平整体优于上海市郊区，呈两极分化格局。【结论】2011—2020年，上海大都市圈城镇化与生态环境耦合协调度稳步上升，但各地区差异较大，且空间分布不均衡。面对城镇化发展与生态环境建设错位的问题，本研究提出基于系统耦合协调视角的差异化国土空间规划和区域协同发展策略，为都市圈的高质量健康发展提供参考。