基于我国233个城市2000—2016年的数据，采用PSM-DID模型检验设立国家高新区是否提升了城市创新效率，并从城市规模和城市等级层面分析国家高新区对城市创新效率影响的异质性。进一步，引入空间集聚作为调节变量，从要素集聚和产业集聚视角分别探讨国家高新区影响城市创新效率的内在机制。实证结果表明：国家高新区对城市技术研发效率和成果转化效率均产生显著的促进作用。同时，国家高新区对城市创新效率的影响与城市规模及城市等级有关，表现为国家高新区对大型、中型和小型城市创新效率的促进作用优于特大型城市；对二线和三线城市技术研发效率的促进作用优于四线和五线城市，但对成果转化效率的作用低于四线和五线城市。空间集聚调节效应的结果表明，要素集聚显著正向调节了国家高新区对于城市技术研发效率及成果转化效率的影响，产业集聚则显著负向调节了国家高新区对于成果转化效率的影响。此外，要素集聚和产业集聚对于东部和中西部城市创新效率的调节作用存在明显的异质性。本文扩展了国家高新区驱动效应的传导机制，也为探索城市创新效率提升路径提供了事实依据。