从国内外低碳城市建设的实践看，低碳城市的概念融合了低碳经济、可持续发展、生态城市、循环经济、绿色发展等多项理念，并集中将种种有关未来的发展理念综合性地体现在地方城市发展的平台上，既具有发展概念和理论上的传承性，同时又具有较强的整合力以保证实践的可操作性（戴亦欣，2009）。
2.3.1 低碳城市与低碳经济
低碳城市由低碳经济的概念发展而来，低碳经济是低碳城市的基石。气候变化是环境问题，也是发展问题，归根结底是发展问题。目前，国际气候谈判已不只是单纯的环境事务，而是涉及未来各国争取发展空间和选择发展道路的问题，关乎各国重大的政治和经济利益（Hamin E。M。，etal，2009）。因此，尽管目前各界对于低碳经济的概念界定并不统一，但作为一种经济形态，学者们在需要将碳排放与经济社会发展水平联系起来研究低碳经济上是有共识的，低碳经济通过技术跨越和制度约束得以实现，表现为能源效率的提高、能源结构的优化以及消费行为的理性，同时也表现为社会经济发展水平的提高。
潘家华等认为，低碳经济是指碳生产力和人文发展均达到一定水平的一种经济形态，旨在实现控制温室气体排放的全球共同愿景（2010）。碳生产力指的是单位CO2排放所产出的GDP，碳生产力的提高意味着用更少的物质和能源消耗产生出更多的社会财富。人文发展（human development）意味着在经济能力、健康、教育、生态保护、社会公平等人文尺度（human dimensions）上实现经济发展和社会进步。这一概念有助于我们深化对低碳城市中“低碳”内涵的理解。
首先，低碳城市的“低碳”具有社会性。即使是在经济领域，低碳也不仅仅是一个技术和经济的概念，同时也是一个社会概念。低碳并不是目的，而是保障人文发展目标实现的手段，碳排放只有与人文发展水平相联系才是有意义的，碳排放约束不能损害人文发展目标。单从碳生产力衡量，2005年乍得、阿富汗和马里分别排在世界第一、第二和第三位的位置，乍得的碳生产力达到107527美元/吨，为全球最高，但我们不能据此判断这些社会经济发展水平非常低的国家是低碳国家；而发达国家的碳生产力远高于发展中国家（2005年发达国家中碳生产力水平最高的是挪威，为5656美元/吨，美国为2104美元/吨，发展中国家中印度为1998美元/吨，中国为956美元/吨），但其排放水平也数倍于发展中国家的人均水平（潘家华等，2010）。
其次，低碳城市的“低碳”具有相对性。低碳经济虽然对人文发展施加了碳排放的约束，但对处于不同人文发展阶段的不同国家和城市绝不能施以同样的碳排放约束。潘家华等的低碳经济概念说明，低碳经济强调的是一种低消耗高效率的增长方式。从短期来看，可以在不改变其能源结构和产业结构的前提下，提高能源利用效率和碳产出效率，实现相对的低碳排放；从长期来看，技术进步能够借助清洁能源替代、低碳技术应用等手段实现一国碳排放总量的绝对下降。低碳发展对于不同国家具有不同的含义。作为低碳发展的核心内涵，低碳排放可以是相对意义上的，也可以是绝对意义上的，关键是区分发展阶段和减排义务。对于发展中国家而言，因为人文发展的基本需要尚未得到满足，因此在经济总量增加的同时促进碳排放的相对下降就可被视为低碳发展；对于已经实现高人文发展目标的发达国家而言，面对未来日益有限的全球排放空间，应当履行减排义务，在维持高人文发展水平的前提下，实现碳排放总量的绝对降低。
2.3.2 低碳城市与生态城市
低碳城市与生态城市在理论渊源上一脉相承。作为一种城市发展的理想，人们对“生态化的城市”的追求与研究最早可以追溯到19世纪初的社会主义思潮——马克思称之为“空想社会主义”。1820年欧文提出了“花园城”的概念，倡导花园城镇运动；1898年霍华德在《明日的田园城市》一书中提出“田园城市”的理论；韦伯的《城市发展》，吴温《过分拥挤的城市》等，进一步发展了霍华德的思想。20世纪初期，英国生物学家盖迪斯在《进化中的城市》（1915）中，把生态学的原理与方法应用于城市规划与建设，为研究生态城市奠定了理论基础。20世纪初美国芝加哥学派将支配自然界生物群落的某些规律，如竞争、共生、演替等应用到城市社会研究领域，进一步明确了城市有机综合体的思想。作为一种理想的城市形态，“生态城市”的概念是在20世纪70年代联合国教科文组织发起的“人与生物圈”（MAB）计划研究过程中提出的，一经提出就受到国际社会的广泛关注并逐渐成为各国城市发展的战略方向。王如松认为，城市是一个社会、经济、自然复合生态系统；生态城市是人们对按生态学规律规划、建设和管理的城市的简称（王如松，2007）。关于生态城市，联合国还曾提出若干标准：以战略规划和生态学理论做指导；工业产品是绿色产品，提倡封闭式循环工艺系统；走有机农业的道路；居住区标准以提高人的寿命为原则；文化历史古迹要保护好；自然资源不能破坏，把自然引入城市等标准（刘琰，2010）。低碳城市无论是理论上还是实践上都属于人类对于生态化理想城市探索的一部分，在发展背景、理论渊源及实践路径上与生态城市没有本质的区别。
低碳城市与生态城市在本质上都是追求人与自然和谐共生。从生态学角度看，城市环境问题的实质在于：资源代谢在时间、空间尺度上的滞留和耗竭，系统耦合在结构、功能关系上的破碎和板结，社会行为在局部和整体关系上的短见和调控机制上的缺损（戴亦欣，2009）。人和水、土、气、生以及地球化学循环等自然生态因子的自然生态和谐，人的社会生产、流通、消费、还原和调控方式的经济生态和谐，人的温饱、功利、道德、信仰、天地等人类生态境界的和谐，社会的技术、体制、文化在时、空、量、构、序层面的系统生态和谐，构成了生态城市追求的核心价值体系。这里的“和谐”已不再是单纯生态学意义上的“生态化”，而是实现人与自然共同演进、和谐发展、共生共荣的一种可持续发展模式。这种将城市经济、社会、文化、环境作为一个生态系统，并以全方位的“和谐”为灵魂的城市价值观，既为低碳城市奠定了理论基础，也进一步拓宽了低碳城市建设的实践视野。
低碳城市是生态化城市理想与生态城市建设的现实结合点。生态城市理论为构建生态化的城市描绘了一幅美好的蓝图，但要把这一蓝图变成现实的生态城市，仍然缺乏现实的动力。这是因为：首先，生态城市理论专注于对城市生态系统的研究，没有考虑全球和区域可持续发展对城市的要求，没有充分考虑城市系统与区域和全球生态系统的关系（黄肇义，2001）。事实上，当全球化时代快速城市化进程将全球人口、资源向城市、特别是大城市集中的同时，人们已经越来越意识到，城市生态系统的影响不局限于城市，而是通过发达的交通和通信联系，对区域生态系统发生影响，这就需要我们在考虑城市系统时要突破生物区域、流域尺度，从国家、甚至全球的角度考虑生态服务功能的有限性来约束部分污染物排放和人类活动规模及强度。其次，生态城市没有明确界定城市的生态极限问题。生态系统的服务功能是不可替代的，但其供应是有限的。20世纪90年代发展起来的生态足迹分析方法是量化区域人类活动对自然影响的有效工具。但这一工具具有生态偏向性，没有涉及经济、社会、技术方面的可持续性，不考虑人类对现有消费模式的满意程度，其局限性也很明显。低碳城市从应对全球气候变化出发，引入“碳源”“碳汇”的概念，在人与自然、城市与环境之间搭起了一座可以度量的沟通桥梁，在技术上以“低碳”为中心设计的一整套政策、金融工具，更具针对性和实践性，无论在理论上还是在实践上都是生态城市必要的、有益的补充。不少学者将低碳城市与生态城市合并表述为低碳生态城市，如国家住房建设部副部长仇保兴是低碳生态城市的坚定倡导者（仇保兴，2009），中国城市科学研究会编撰《中国低碳生态城市发展战略》，赵国杰（2011）、刘琰（2010）、孙菲（2011）、郝文升（2011）、刘颖（2011）等学者使用的概念都是低碳生态城市。
2.3.3 低碳城市与可持续发展
可持续发展（Sustainable development）的概念最先于1972年在斯德哥尔摩举行的联合国人类环境研讨会上正式讨论。这次研讨会云集了全球的工业化和发展中国家的代表，共同界定人类在缔造一个健康和富生机的环境上所享有的权利。1987年，世界环境与发展委员会出版《我们共同的未来》报告，报告引用挪威首相Gro Harlem Brundtland的意见，将可持续发展定义为：“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。”这个定义以后被国际社会和学术界广泛接受。1992年6月，联合国在里约热内卢召开的“环境与发展大会”，通过了以可持续发展为核心的《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》等文件。随后，中国政府编制了《中国21世纪人口、资源、环境与发展白皮书》，首次把可持续发展战略纳入中国经济和社会发展的长远规划。1997年，中共十五大把可持续发展战略确定为中国“现代化建设中必须实施”的战略。
低碳发展是可持续发展的另一种表述。当代西方发展理论经历了单纯经济增长发展观、以人为中心的整体发展观、可持续发展价值观三个阶段（赵运林，2008）。单纯经济增长发展观由于忽视了社会体制、政治制度、文化等因素，造成发展的困境。以人为中心的整体发展观忽视了社会与自然环境的协调发展，造成了严重的生态问题。可持续发展价值观代表了当前人类对发展问题最深入的思考，其核心内涵包括三个方面：一是全面的发展观。强调与单纯的经济增长的区别，可持续的发展是集社会、科技、文化、环境等多项因素于一体的完整现象，是人类共同的和普遍的权利，发达国家和发展中国家都享有平等的不容剥夺的发展权利；二是生态的发展观。突出人与自然的协调共生，人类必须学会尊重自然、师法自然、保护自然，与之和谐相处，人类的经济和社会的发展不能超越资源和环境的承载能力；三是公平的发展观。强调人与人关系的公平性，当代人在发展与消费时应努力做到使后代人有同样的发展机会，同一代人中一部分人的发展不应当损害另一部分人的利益。低碳发展是在突出发展主题的同时，强调发展的生态极限，突出在经济社会发展及人民生活质量提高的过程中对“碳排放”的管理，为自然生态系统的健康留出空间，为实现发展权在人际、代际的公平探索路径。从这个意义上讲，低碳发展与可持续发展在本质上表达的是同样一种发展模式。
低碳城市是可持续发展的实践形式。在城市化时代，当绝大部分发展资源集中在城市的时候，当代世界一切关于发展的问题最终也都集中在城市。城市既可以是资源耗竭、污染加剧、全球变暖、灾害频繁、环境恶化等一切灾祸的渊薮，也可以是把这个世界从灾难中拯救出来的救星，关键在于城市的发展模式。人类现在面临的各种危机，实质是传统的发展模式的危机（Neil Powe，etal，2007）。作为当代世界社会经济发展的主要平台和载体，如果继续延续工业文明的生产方式、生活方式和城市运行模式，将很快耗尽地球生态和环境资源，将人类带入无尽的灾难和严酷的生存危机之中；如果采用低碳的、可持续的发展模式，在充分保障自然生态系统物质能量循环的同时，高效、循环利用自然资源，实现城市生产过程、消费模式和功能运行的低碳化、生态化，就能在保证经济社会发展和人民生活质量不断提高的前提下实现可持续发展。这种发展模式就是低碳城市的发展模式。
