加快城镇化将导致一次性能源消耗的增加。由于生活方式的改变，每个进城农民的能耗会大幅度增加。根据《中国统计年鉴》数据计算，城镇化率与一次能源消耗的相关系数为0.987，同时，能源消耗总量增长速度远远快于城镇化率的增长速度。以2009年为例，城镇化率是 46.59%，比 2000年 36.22%提高了10.37个百分点，同期，一次能源消费总量指数 145.4上升到了301.8，整整翻了一倍。如果按“十二五”规划纲要中预定的目标，城镇化率达到51.5%，则一次能源消费总量指数将达到313.4。不仅如此，城市居民人均碳排放远远高于农村居民。首先，土地由农业用地转向城市用地，也意味着碳排放的增加，建设用地单位碳排放水平是耕地碳排放水平的 100多倍。据有关数据显示，在现有城镇化模式下，城镇化率每增长 1个百分点，拉动建设用地增长 2个百分点，而由于土地利用变化和投资、消费增长，引起碳排放将增长8—10个百分点。
造成城镇化过程中能耗和碳排放的增加，除了进城农民生活方式改变，带来建筑、交通等用能和碳排放的增加外，还来自城镇的粗放式发展模式。我国很多城市以“摊大饼”方式扩大规模，一方面导致土地利用效率不高、人口密度过低、城郊化超前，引起交通、住宅、办公场所等能耗和碳排放的大幅度增加。以城市规模增长弹性系数为例，合理限度为1.12。我国41个特大城市的城市规模增长弹性系数为 2.28，超出合理限度一倍以上，并远远高于美国的 1.58、印度的 1.62。另一方面，城市功能设施不健全、居民区设计不合理以及居民节能减排观念淡薄也是导致能耗和碳排放增加的重要因素。比如，城市居民热衷于追求大房屋、大排量私家车，日常生活中不注意节能减排等，也加剧了能耗和碳排放的增加。
因此，城镇化不仅要改变城乡人口分布，而且要根据节能减排的要求，转变城镇发展方式和居民生活方式。从经验来看，紧凑型和低碳化是未来城镇化的发展方向，以期解决城镇化过程中的节能减排问题。以美国和日本为例，两国人均GDP水平十分接近，日本人均消费领域耗能仅是美国的一半，其中交通领域的能耗仅是美国的 1/3。这是因为日本城市人口密度大、公共交通发达，城市生活区功能完善，出行减少的缘故。
为此，在推进城镇化的进程中，应三管齐下，抓好节能减排的工作：
一是要转变城镇发展方式。通过制订科学的城镇发展规划，按照节能减排的要求，建设小型城镇、优化城市布局、完善居民小区功能、提高社会资源的循环利用和新能源的使用；通过合理地提高城市中人口的密度和分布，减少交通、办公、生活等消费领域的能耗和碳排放。
二是培养城镇居民的低碳、节能、环保的生活方式。通过制定相关法规和政策，鼓励居民使用节能产品、奖励节能减排行为；通过宣传、教育，培养居民节能环保的意识，从而养成良好的消费方式。
三是建立城镇政府职能统一的管理部门，协调各部门相关职能，负责系统地、有效地管理城镇的节能减排工作，从产业、空间、动力、生活等方面，、系统地推进节能减排。
