La contaminación por PM2.5 presenta un riesgo significativo para la habitabilidad urbana. El patrón del paisaje urbano (PLU) actúa como un regulador crucial que influye profundamente en las características de distribución espaciotemporal del PM2.5. Por lo tanto, el análisis de los mecanismos impulsores del PLU es esencial para optimizar la planificación espacial ecológica urbana. Sin embargo, el mecanismo impulsor es dinámico y presenta variaciones estacionales. Este estudio seleccionó cuatro métricas de paisaje y cuatro variables de control, desarrolló un modelo de regresión geográficamente y temporalmente ponderada (GTWR) y examinó los efectos espaciotemporales y estacionales del PLU sobre las concentraciones de PM2.5 en el área urbana central de Urumqi (AUC) desde 2003 hasta 2023. Los resultados muestran lo siguiente: (1) En las últimas dos décadas, las cuatro métricas del PLU han mostrado una tendencia creciente en la AUC. (2) La distribución espacial de las concentraciones de PM2.5 sigue un gradiente latitudinal, con concentraciones más altas observadas en las regiones del norte y concentraciones más bajas en las regiones del sur, aumentando inicialmente y luego disminuyendo con el tiempo. (3) Los mecanismos impulsores del PLU sobre el PM2.5 mostraron variaciones significativas en diferentes ubicaciones y escalas de tiempo. (4) Las variaciones estacionales surgen de contrastes meteorológicos pronunciados y una contaminación intensificada por la calefacción central, lo que es particularmente evidente en el centro de la AUC.