El cambio climático, la escasez de recursos y la degradación ecológica se han convertido en cuellos de botella críticos que limitan el desarrollo socioeconómico. Las ciudades de la cuenca sirven como nodos clave en el patrón de seguridad ecológica de China, desempeñando roles indispensables en la construcción de la civilización ecológica. Este estudio estableció un sistema de índices de evaluación que abarca cinco dimensiones para evaluar la efectividad de la construcción de la civilización ecológica. Este estudio emplea el método de Técnica de Orden de Preferencia por Similitud a una Solución Ideal (TOPSIS) ponderado por entropía y métodos de red neuronal de retropropagación (BP) para evaluar el nivel de construcción de la civilización ecológica en la cuenca del río Amarillo desde 2010 hasta 2022, analizar los pesos de sus indicadores y explorar las características de evolución espacio-temporal de cada ciudad. Los resultados demuestran lo siguiente: (1) Aunque el nivel de construcción de la civilización ecológica de las ciudades en la cuenca del río Amarillo muestra una mejora constante, persisten disparidades significativas en el desarrollo regional. (2) Las zonas altas están principalmente limitadas por la fragilidad ecológica y el subdesarrollo económico. Las zonas medias exhiben una divergencia interna significativa, con las capitales provinciales liderando, pero demostrando efectos de derrame limitados en las áreas vecinas. Las zonas bajas enfrentan intensas presiones antropogénicas, lo que requiere una mayor coordinación económica-ecológica. (3) Entre las dimensiones consideradas, el Espacio Territorial y la Protección Ecoambiental emergieron como las dos dimensiones más influyentes que contribuyen a las diferencias de rendimiento. De acuerdo con el rendimiento de la construcción de la civilización ecológica y las características cambiantes de las 48 ciudades, este estudio propone medidas de optimización diferenciadas y vías de desarrollo coordinado para avanzar en la implementación de la estrategia nacional de protección ecológica y desarrollo de alta calidad en la cuenca del río Amarillo.