以2005—2015年省际面板数据,通过灰色关联度分析、联立方程及情景模拟等研究方法实证研究城市化、技术创新、环境污染的双向作用机制。结果表明:(1)灰色关联度分析显示,我国城市化与产业结构比例和研发经费投入强度存在较强的耦合性;环境污染物排放与GDP、人力资本存量存在较强的关联;对于科技创新水平,中部、西部是与物质资本存量及GDP存在较强关联度,东部是与城市化率、产业结构有较强的关联。(2)联立方程表明,城市化与科技创新有双向反馈作用,科技创新提高1个百分点,城市化提高2.07%,城市化提高1百分点,科技创新水平提高0.14%。西部省份城市化与科技创新出现非匹配,城市化对科技创新助推作用不明显。经济不发达区域物质资本存量对城市化的助推作用比经济发达区域作用更明显。特定区域的污染物而言,EKC曲线不一定成为必然。城市化率提高,环境污染物先增长后降低对特定污染物而言不一定存在,转折点高低与区域的经济发展水平并无必然联系。(3)情景分析的冲击模拟表明,提高研发投入强度对东部、中部污染物减排成效显著,对中部科技创新产出提升作用显著,对中部的城市化促进作用最明显。当前我国在技术创新同时更加关注绿色技术。针对区域发展实际,有针对性地实施差别化的城市化驱动路径。