Si bien se ha investigado extensamente la contribución de los parques urbanos al bienestar, la evidencia empírica sobre el papel de los atributos culturales en los parques urbanos históricos y su impacto en el bienestar de los visitantes sigue siendo limitada. Este estudio explora el impacto de las características físicas de los parques urbanos históricos en el bienestar desde la perspectiva del entorno de asentamiento humano. Se recopilaron datos cuantitativos de 11 parques urbanos en Wuhan, China, combinando la recopilación de datos en línea para evaluaciones de características físicas y encuestas cuestionarias para evaluaciones psicológicas. Se emplearon técnicas de aprendizaje automático, análisis espacial y métodos estadísticos, incluyendo regresión multistep y muestreo Bootstrap, para probar nuestras hipótesis. Nuestros resultados demuestran que las características físicas objetivas, incluyendo el área del parque, la tasa de cobertura verde, el índice de forma del espacio verde y la proporción de hitos patrimoniales, influyen positivamente en el bienestar, mientras que la densidad de carreteras muestra una asociación negativa. La percepción cultural y el apego al lugar sirven como mediadores significativos entre las características físicas y los resultados de bienestar, siendo la proporción de hitos patrimoniales la que influye en el bienestar a través de un camino de mediación dual. Además, encontramos efectos de interacción entre factores físicos y psicológicos, con el nivel educativo moderando la relación entre la percepción cultural y el bienestar. Estos hallazgos avanzan la teoría de la psicología ambiental al aclarar cómo los elementos históricos fomentan caminos únicos hacia el bienestar, distintos de los que ofrecen los espacios verdes convencionales. Nuestra investigación proporciona orientación basada en evidencia para el diseño y la renovación de parques urbanos históricos en el contexto de la renovación urbana, donde equilibrar la preservación y la modernización presenta desafíos significativos.