El agua, la tierra, la energía y los alimentos son recursos fundamentales para la supervivencia humana y la estabilidad ecológica, sin embargo, enfrentan una presión creciente debido a la demanda creciente y desajustes espaciales. La gobernanza integrada de su nexo interconectado es fundamental para lograr un desarrollo sostenible. En este estudio, analizamos las sinergias del nexo agua-tierra-energía-alimentos (WLEF) en la Llanura del Norte de China, una base vital de granos para la seguridad alimentaria de China. Desarrollamos un marco de evaluación WLEF a nivel de ciudad y empleamos un modelo de coordinación de acoplamiento para evaluar los patrones espaciotemporales del sistema WLEF desde 2010 hasta 2022. Además, diagnosticamos factores internos y externos críticos que influyen en el sistema de acoplamiento WLEF, utilizando modelado de grado de obstáculo y detectores geográficos. Los resultados indican que durante este período, el factor interno más crítico fue la disponibilidad de recursos hídricos per cápita. El impacto del factor externo, el nivel de urbanización, se caracterizó por fluctuaciones y una tendencia general al alza, y para 2022, se había convertido en el factor influyente dominante. Los resultados indicaron que el desarrollo general del sistema WLEF mostró una tendencia fluctuante de aumento inicial y luego disminución durante el período de estudio, alcanzando un pico de 0.426 en 2016. El nivel de coordinación de acoplamiento del sistema WLEF promedió alrededor de 0.5, con el valor más alto (0.526) en 2016, lo que indica un estado de coordinación marginal. Regionalmente, se presentó un mayor grado de coordinación en las regiones del sur de la Llanura del Norte de China en comparación con las áreas del norte. La provincia de Anhui logró la coordinación óptima, mientras que Pekín ocupó consistentemente el lugar más bajo. La principal diferencia radica en los abundantes recursos hídricos en Anhui, en contraste con la escasez de agua en Pekín. El análisis diagnóstico interno identificó la disponibilidad de agua per cápita como la principal restricción en la coordinación del sistema. Los factores externos, incluidos la tasa de urbanización, el valor agregado de la industria primaria, la población regional y el ingreso disponible de los residentes rurales, mostraron una influencia creciente en el sistema a lo largo del tiempo. Este estudio proporciona un marco teórico para la coordinación del sistema WLEF y ofrece apoyo para la toma de decisiones para optimizar la asignación de recursos y promover el desarrollo sostenible en regiones comparables.