Explorar el proceso de transformación de las funciones agrícolas urbanas y su interacción con los efectos de carbono basados en diferencias regionales es de gran importancia positiva para lograr un desarrollo agrícola sostenible y bajo en carbono en áreas metropolitanas. Utilizando el método del sistema de índices, la modelización de redes de mapas de características autoorganizadas (SOFM) y el análisis de causalidad de Granger, dividimos los tipos regionales agrícolas del Delta del Río de las Perlas (PRD) basados en los cambios espacio-temporales en las funciones agrícolas urbanas y los efectos de carbono a nivel de condado en el PRD de 2002 a 2020, y analizamos los efectos de carbono generados por las funciones agrícolas según las diferencias entre los tres tipos regionales agrícolas. Los resultados muestran lo siguiente: (1) Los cambios en las funciones básicas de la agricultura, las funciones intermedias de la agricultura y las funciones avanzadas de la agricultura fueron diferentes desde las perspectivas tanto temporales como espaciales. (2) Los efectos de carbono producidos por las áreas con funciones agrícolas débiles, las áreas con funciones agrícolas medias y las áreas con funciones agrícolas fuertes fueron diferentes. (3) La evolución de los tipos de producción agrícola agravó el riesgo de granos en el PRD, y la agricultura urbana tiene potencial para mejorar la seguridad alimentaria. (4) Basándose en los tipos regionales de funciones agrícolas y considerando las limitaciones de tierra y agua, se proponen sugerencias estratégicas como integrar los recursos naturales, mejorar la eficiencia de utilización, actualizar las instalaciones técnicas y evitar la contaminación de la producción. (5) La transformación verde y baja en carbono de la agricultura urbana tiene sus límites. Los efectos positivos de los factores, como la innovación de los métodos de producción agrícola, el cambio en los modos de organización agrícola, el impacto de la orientación de mercado y la transferencia de la fuerza laboral agrícola, son limitados. Los hallazgos de este documento proporcionan ideas valiosas y significativas para la academia, los formuladores de políticas, los productores y, en última instancia, para la población local en general, impulsando el desarrollo de la agricultura urbana en una dirección baja en carbono y sostenible.