The　influence　of　fine　particulate　matter　(PM2.5)　pollution　on　human　health　in　densely　populated　cities　has　increased　with　rapid　urbanization　and　industrialization,　posing　threats　to　human　health,　and　leading　to　premature　deaths.　Using　the　Global　Burden　of　Disease　(GBD)　method,　satellite-retrieved　PM2.5　concentrations,　population,　and　city-　or　provincial-level　baseline　mortality　data,　this　study　established　a　long-term　dataset　of　PM2.5-related　premature　deaths:　chronic　obstructive　pulmonary　disease　(COPD),　ischemic　heart　disease　(IHD),　lung　cancer　(LNC),　acute　lower　respiratory　infection　(LRI),　and　stroke　(STR)　caused　by　PM2.5　in　34　provincial　capitals　of　China　based　on　city-　or　provincial-level　baseline　mortality　and　population　data.　The　total　number　of　annual　premature　deaths　during　2001–2017　was　321,672　(95%　confidence　interval　(CI):　225,345-456,814).　Chongqing　(37,235　(95%　CI:　26,023-52,841))　was　the　greatest　contributor　to　the　total　premature　deaths　attributable　to　PM2.5　among　all　cities,　followed　by　Beijing,　Chengdu,　and　Harbin.　STR,　IHD,　COPD,　LNC,　and　LRI　accounted　for　51,　30,　9,　6,　and　3%　of　the　total　deaths,　respectively.　Based　on　air　quality　guidelines　(AQG)　and　interim　targets　(ITs)　published　by　the　World　Health　Organization,　four　scenarios　were　explored　for　each　disease　and　each　city　during　2001–2017　to　explore　the　impact　of　PM2.5　mitigation　measures　on　premature　deaths.　As　a　result,　scenarios　based　on　AQG　(10　μg/m3),　IT-3　(15　μg/m3),　IT-2　(25　μg/m3),　and　IT-1　(35　μg/m3)　caused　74.3,　55.2,　32.5,　and　16.5%　reductions,　respectively,　relative　to　the　total　reference　premature　deaths　(321,672)　estimated　using　the　original　PM2.5　concentration.　In　this　study,　uncertainties　in　health　burden　assessments　were　reduced　using　sub-national　baseline　mortality　rates　rather　than　national　mortality　rates.　These　data　provide　a　reference　for　provincial　and　municipal　decision　makers　to　improve　air　quality　and　related　human　health.　©　2022　Elsevier　Inc.