在城市群尺度开展黄河流域工业增长、能源消费和碳排放耦合关系研究，对于探索城市群与工业低碳转型和高质量协同发展具有重要意义。采用Tapio脱钩模型和LMDI分解法分析了呼包鄂榆、关中平原、中原等3个城市群的工业增长与碳排放脱钩关系及影响因素，结果表明：1)呼包鄂榆城市群的工业经济与碳排放近似同步增长约23倍，关中平原和中原城市群则表现出明显的不同步现象；2)呼包鄂榆城市群的脱钩状态自2014年后由增长连结转为扩张型负脱钩，关中平原城市群脱钩状态自2007年后由增长连结转为弱脱钩，中原城市群始终处于弱脱钩状态；3)工业规模始终是3个城市群碳脱钩的主要抑制因素，能源强度对关中平原、中原城市群碳脱钩始终起到促进作用，但对呼包鄂榆城市群的影响自2014年后从促进转为抑制作用。建议结合国家2030年前碳达峰行动方案，制定差异化的城市群工业绿色转型与碳减排政策措施，进一步遏制呼包鄂榆城市群“两高项目”盲目发展，加快工业结构升级和节能改造，提高关中平原和中原城市群工业能效和减碳能力。