En el contexto de las emisiones globales de carbono y el cambio climático, identificar rutas de bajo carbono específicas para áreas urbanas es fundamental para lograr la sostenibilidad socioambiental. Este estudio aplica el marco de tecnología-organización-entorno (TOE) para examinar los mecanismos impulsores y la diversidad en las rutas de reducción de carbono en 81 ciudades de China. Utilizando modelado de ecuaciones estructurales de mínimos cuadrados parciales (PLS-SEM) y análisis de condiciones necesarias (NCA), esta investigación evalúa los roles de los impulsores tecnológicos, organizacionales y ambientales en la reducción de carbono urbano. Se emplea un análisis comparativo cualitativo de conjuntos difusos (fsQCA) para descubrir rutas de reducción de carbono distintas y asimetrías causales entre ciudades. Los hallazgos revelan que los factores tecnológicos, organizacionales y ambientales impulsan significativamente la reducción de carbono, siendo los factores tecnológicos y organizacionales los que desempeñan roles centrales. Los factores ambientales ejercen principalmente efectos indirectos, interactuando con los impulsores tecnológicos y organizacionales. Este estudio categoriza las ciudades en tres modelos distintos de reducción de carbono: las ciudades con alto potencial de neutralidad de carbono aprovechan principalmente la innovación tecnológica y la optimización de la eficiencia energética; las ciudades con potencial moderado integran tecnología y políticas, enfatizando la planificación de paisajes verdes para lograr un desarrollo equilibrado; y las ciudades con menor potencial de reducción de carbono son principalmente impulsadas por políticas, limitadas por restricciones tecnológicas y de recursos. Este estudio subraya el papel del modelado computacional en proporcionar valiosos conocimientos para el desarrollo de estrategias de reducción de carbono adaptadas al contexto. Destaca las interacciones sinérgicas entre los factores tecnológicos, organizacionales y ambientales, ofreciendo una guía esencial para avanzar en la planificación del desarrollo sostenible y facilitar la transición hacia un bajo carbono de ciudades y comunidades.