La contaminación por ozono (O) ha surgido como una preocupación ambiental urgente en China, particularmente en megaciudades densamente pobladas y grandes conglomerados urbanos. Sin embargo, los compuestos orgánicos volátiles (COV), los principales precursores de la formación de O, no se han medido de manera rutinaria. En este estudio, caracterizamos los patrones espaciales y temporales de los COV y examinamos el papel de los COV en la producción de O en cinco ciudades (Dongying (DY), Rizhao (RZ), Yantai (YT), Weihai (WH) y Jinan (JN)) en la Llanura del Norte de China (NCP) durante dos períodos de muestreo (junio y diciembre) en 2021 a través de observaciones continuas en el campo. Entre las diversas categorías de COV, los alcanos representaron la mayor proporción de COV en las ciudades. Para los COV, las reactividades químicas, los hidrocarburos aromáticos y los alquenos fueron los principales contribuyentes al potencial de formación de O (PFO). A diferencia de las regiones interiores, la contribución al PFO de los OVOC aumentó considerablemente a altas concentraciones de O en las regiones costeras (especialmente en YT). Las simulaciones del modelo durante el episodio de O muestran que las tasas netas de producción de O fueron de 27.87, 10.24 y 10.37 ppbv/h en DY, RZ y JN. La vía de HO + NO contribuyó más a la producción de O en JN y RZ, mientras que RO + NO fue el mayor contribuyente a la producción de O en DY. La reactividad incremental relativa (RIR) reveló que la formación de O en DY fue el régimen transicional, mientras que fue marcadamente el régimen limitado por COV en JN y RZ. La respuesta de producción de O está influenciada por la concentración de NOx y tiene un claro patrón de variación diaria (la sensibilidad es mayor de 15:00 a 17:00). Las mayores eficiencias en la reducción de O podrían lograrse reduciendo NOx cuando la concentración de NOx es baja (menos de 20 ppbv en este estudio). Este estudio revela la importancia de los COV ambientales en la producción de O sobre la NCP y demuestra que una mejor comprensión de las fuentes y perfiles de COV es crítica para una regulación más profunda de O en la NCP.