为探究京津冀城市群地市级以上城市尺度的碳排放时空演变特征，通过拟合最优模型，将NPP-VIIRS数据转化为DMSP-OLS尺度的夜间灯光数据，得到了京津冀城市群2005—2019年的长时间序列夜间灯光数据集，再结合北京、天津、河北能源消费统计碳排放数据，构建京津冀城市群地市级以上城市尺度碳排放估算模型，模拟京津冀城市群碳排放空间分布，并结合倾向值法探究其碳排放时空演变特征。结果表明：京津冀城市群夜间灯光数据与能源消费碳排放量之间的相关性较高，且通过了1%的显著性检验。京津冀城市群13个城市的碳排放量整体逐渐增加；城市群碳排放增长速度较为缓慢，但京津唐地区增长速度较快；13个城市中已有多个城市单位国内生产总值碳排放量2019年比2005年降幅超40%。夜间灯光数据可用于估算京津冀城市群碳排放量，且京津唐地区碳排放量较高，增速较快，应作为重点碳减排地区。