Entender la dinámica de la fenología de la vegetación es esencial para evaluar las respuestas de los ecosistemas a los cambios ambientales. Si bien estudios anteriores se han centrado principalmente en la correlación entre la fenología de la vegetación y las variables climáticas, los efectos integrados de los factores meteorológicos, la topografía y los gases de efecto invernadero (GEI) a menudo han sido pasados por alto. Este estudio tiene como objetivo analizar las variaciones espaciotemporales en la fenología de los pastizales en las laderas sur de las Montañas Qilian desde 2002 hasta 2022, investigando los efectos combinados de estos factores ambientales. Nuestros hallazgos revelan una heterogeneidad espacial significativa en la fenología de la vegetación durante el período de estudio. Específicamente, el inicio de la temporada de crecimiento (SOS), la duración de la temporada de crecimiento (LOS) y el final de la temporada de crecimiento (EOS) avanzaron, se alargaron y se retrasaron en 0.35, 0.55 y 0.20 días por año, respectivamente. Los factores climáticos fueron los principales impulsores de los cambios fenológicos, siendo la precipitación anual el principal determinante de SOS y LOS, mientras que la temperatura mínima anual influyó significativamente en EOS. La topografía y los GEI tuvieron efectos indirectos en la fenología, influyendo tanto en la precipitación anual como en la temperatura. Además, la topografía afectó la fenología a través de su impacto en las emisiones de NO y CO. Este estudio destaca las complejas interacciones entre el clima, la topografía y los GEI en la configuración de la fenología de la vegetación, proporcionando nuevas perspectivas sobre los mecanismos que impulsan los cambios fenológicos en los ecosistemas de pastizales semiáridos.