随着科学技术的飞速发展和知识经济的到来，高新园区已成为各国适应竞争的一种战略选择。高新园区作为当地经济增长快、投资回报率高、创新能力强、具有极大发展前景的经济增长点，如何提高其竞争力已成为加快当地城镇化与工业化进程、促进整个区域经济发展的重要问题。而集群创新系统是提升高新园区竞争力的引擎，所以构建高新园区集群创新系统是区域经济实现可持续发展的必然选择。本文在了解了高新园区主要特征的基础上，将当前我国高新园区集群创新系统分为诞生期和高速发展期两类，其中，处于诞生期的高新园区尚未形成完整的集群创新系统。而对于处于高速发展期的高新园区，文章在构建了总体结构模型的基础上，对其创新机理进行了分析，且对其进入成熟期后存在的障碍进行了讨论。如何解决这些存在的障碍?本文引入了“模块化”的概念，通过对其创新机理的分析，尝试用“模块化”的方式解决处于集群创新系统成熟期的高新园区在运行中存在的障碍。并在此基础上构建了基于模块化的高新园区集群创新系统模型，分析新系统的构成、结构及运行机制，以此促进处于成熟期的高新园区的发展。此外，文章分析了基于模块化的高新园区集群创新系统与区域竞争力的关系，了解到模块创新系统有利于区域竞争力的提升。为提高区域竞争能力，我们对其运行的环境进行了分析，并提出相应的对策建议促进系统的完善和发展。