El efecto de isla de calor urbano (UHI) ha surgido como un creciente desafío ecológico en entornos urbanos compactos. Aunque la vegetación urbana desempeña un papel vital en la mitigación de extremos térmicos, su rendimiento de enfriamiento varía según el tipo de vegetación y el contexto morfológico urbano. Este estudio explora hasta qué punto el desarrollo urbano compacto, cuantificado mediante el índice de Desarrollo de Uso Mixto e Intensivo (MIXD), modula las respuestas de enfriamiento de diferentes tipos de vegetación en Nanjing, China. Se emplea una combinación de métricas de paisaje, modelos de interacción basados en regresión y XGBoost con análisis SHAP para descubrir efectos de enfriamiento específicos de la vegetación y sensibles a la estructura. Los resultados indican que los árboles densamente plantados exhiben una efectividad de enfriamiento reducida en áreas compactas, donde la agrupación espacial y la fragmentación tienden a intensificar los efectos de UHI, particularmente durante la noche. En contraste, se encuentra que los árboles dispersos mantienen un rendimiento de enfriamiento más estable a través de diferentes grados de compactación urbana, mientras que la vegetación de bajo crecimiento demuestra una capacidad limitada de regulación térmica. Se identifican umbrales críticos de MIXD (aproximadamente 28 para el área UHI y 37 para la intensidad UHI), indicando una modulación no lineal del rendimiento del espacio verde. Estos hallazgos subrayan la importancia de la estructura de la vegetación y la configuración espacial en la formación de microclimas urbanos y ofrecen perspectivas mecánicas sobre las interacciones planta-ambiente bajo condiciones de creciente densidad urbana.