【目的】在“双碳”目标指引下，明确生态系统服务对都市圈增汇减碳的正向影响及溢出效应，能有效促进区域生态空间优化，协调生态-社会-经济需求。【方法】在2010—2020年多源面板数据支持下，以上海大都市圈为研究对象，划分40个研究单元，引入净碳汇效率指标考察各研究单元的增汇-减碳协同效益，应用非期望产出的基于松弛变量测度（slacks-based measurement, SBM）模型对碳排、碳汇效益和净碳汇效率的时空演变规律进行测算；量化表征水源涵养、水质净化、土壤保持、生物多样性维持4项关键生态系统服务；结合空间计量模型，分析各项生态系统服务及其相互关系对净碳汇效率的影响机制，揭示生态系统服务的空间溢出效应。【结果】1）净碳汇效率提升区域可分为高产值-高碳排-高碳汇和中高产值-低碳排-中高碳汇2类；2)4项生态系统服务存在空间异质性，水源涵养和土壤保持服务高值区域部分重叠；3）不同生态系统服务的空间溢出效应系数、方向和显著性存在差异。【结论】与水相关的生态系统服务显著影响上海大都市圈减碳增汇，需要差异化提升各类生态系统服务、持续保育重要生态空间，以推动上海大都市圈净碳汇效率总体稳步提升。