본 연구에서는 인공지능 기술이 물류 산업의 효율성과 지속가능성에 미치는 영향을 체계적으로 이해하기 위해 심층적인 문헌 고찰과 실무적 사례 분석을 진행하였다. 문헌 분석은 2017년부터 2025년까지 Scopus 데이터베이스에 등재된 관련 문헌 1,944편을 대상으로 분석하였다. 주요 연구 키워드 간의 관계를 통해 유통 관리와 라스트마일 배송, 창고 및 재고 운영 최적화, 역물류와 폐기물 관리, 디지털 전환의 네 가지 응용 분야로 구분할 수 있었다. 또한, 사례 분석은 미국, 중국, 한국의 주요 기업의 최신사례를 비교 분석하여 실무적으로 인공지능 적용이 물류 산업에 미치는 영향을 검토하였다. 각 응용 분야와 국가별로 인공지능 기법의 활용 양상은 상이하게 나타났다. 그러나 문헌 분석과 실무 사례 비교 결과, 공통적으로 효율성 제고와 지속가능성 향상을 함께 지향하는 연구와 적용이 활발하게 이루어지고 있음을 확인하였다. 본 연구는 인공지능 기반 지속가능 물류 연구의 현재 동향과 향후 연구 방향을 제시함으로써, 학계와 산업계 모두에 유의미한 시사점을 제공하려 한다.