Le changement climatique terrestre, l'insuffisance des ressources d'eau ainsi que la nécessité de trouver des sources d'énergie propres et renouvelables requièrent une nouvelle approche du développement urbain. Les villes du futur devront être davantage connectées tout en étant plus autonomes. Les énergies renouvelables permettent à une ville de réduire sa dépendance à l'égard des énergies fossiles ainsi que son impact sur l'environnement. La production d'énergies renouvelables dans l'espace urbain, intégrée à l'utilisation des terres et à l'environnement façonné par l'homme, pourrait constituer le moteur de l'économie urbaine. La planification urbaine peut donc contribuer à un développement mondial durable, grâce à la mise en œuvre stratégique de technologies et modes de gestion innovants au niveau local. L'innovation joue dans ce cadre un rôle clé, en générant les gains nécessaires en matière d'« éco-efficacité ».

Dans les villes globalisées, le mode d'approvisionnement énergétique le plus efficace passait traditionnellement par de grandes installations de production centralisées et de vastes systèmes de distribution.

Toutefois, les villes à faibles émissions de carbone s'appuyant sur des énergies renouvelables devront s'appuyer sur un modèle de production énergétique décentralisé, où l'énergie sera produite à proximité de son lieu de consommation et souvent par ceux qui la consommeront. Ces formes de distribution offrent certains avantages dont les économies d'énergie, une moindre vulnérabilité et une plus grande résistance face aux désastres naturels ou causés par l'homme. La même approche peut être appliquée aux systèmes d'approvisionnement en eau. Les petits systèmes locaux, qui ont eu l'occasion de prouver leur efficacité, s'appuient sur les applications de la nanotechnologie en matière de traitement et de purification des eaux.

L'expérience a montré que les villes parviennent plus efficacement à gérer les problèmes environnementaux grâce à un système de planification fort, assurant coopération et communication au niveau local, municipal et national. Les personnes en charge de la planification ont la possibilité de rendre les villes plus fonctionnelles et vivables en planifiant et investissant à la fois dans la construction des immeubles, les transports, les sources d'énergie, les communications, la gestion de l'eau et les installations sanitaires. Leurs défis sont de parvenir à combiner les nouvelles technologies, l'agencement de la ville et l'innovation à l'échelle des quartiers, en créant par exemple l'infrastructure nécessaire pour générer une énergie solaire ou éolienne suffisante pour alimenter une agglomération.