[目的] 探究土地“三生”功能与土地利用碳排放的耦合协调关系，提出低碳导向下国土空间结构优化路径，构建“三生”功能土地利用社会经济生态长效发展机制。[方法] 首先，构建“三生”功能评价指标体系，系统分析武汉城市圈“三生”空间格局演变特征；其次，运用直接/间接碳排放测算方法测算“三生”功能土地利用碳排放并分析时空分布特征；最后，运用耦合协调度模型探究“三生”功能与土地利用碳排放耦合协调关系并划分协同发展区。[结果] 结果表明：（1）2000—2020年，武汉城市圈“三生”功能空间格局均呈现出明显的空间分异特征和演变规律，土地生产、生活功能空间分布具有较好一致性，土地生态功能呈现南北高中间低的梯度变化格局。（2）研究期间，武汉城市圈土地利用碳排放总量增加，土地利用碳排放强度空间上表现出显著的“生产-生活功能同向性，生态功能异向性”的空间布局特征。（3）2000—2020年，武汉城市圈“三生”功能强度与土地利用碳排放耦合协调度提高，根据研究结果将研究区协同划分为4类协同发展分区：生态低碳保障区、生产高碳控制区、生活高碳引导区和双生高碳优化区。[结论] 未来武汉城市圈“三生”发展应根据分区发展特征，针对性地优化土地利用结构和功能，完善行业要素投入配置机制，遵循生态宜居化建设原则，减控“三生”功能土地利用碳排放，实现“双碳”目标下土地利用“三生”功能的协同发展。