在中国城市化和工业化进程中，环境污染一直是最受关注的问题之一。习近平总书记在党的十九大报告中强调要聚焦蓝天保卫战等重点任务，持续推进污染防治，加强生态系统保护修复，壮大绿色环保产业，大力推动绿色发展，使生态环境质量继续得到改善。相比中国城市内部交通污染物带来严重的“城市病”问题，以电力驱动的高速铁路列车是最符合可持续性发展的绿色交通基础设施之一。文章通过构建新的高铁与环境污染关系的理论分析框架，利用广义空间二段最小二乘法及2010—2018年全国285个城市的面板数据对两者之间的关系进行实证分析。不仅系统地分析了高铁是否对空气污染、单位GDP工业氮氧化物排放量及单位GDP工业废水排放量产生重大影响，还分析了这种影响发生的传导机制。实证结果显示：我国城市环境污染存在显著的空间溢出效应，意味着环境污染治理要遵循区域联防联控的策略；高铁对环境污染有明显的抑制作用，相对于没有高铁的城市，高铁连通城市PM2.5年均浓度、单位GDP工业氮氧化物排放量及单位GDP工业废水排放量分别降低1.5%、11.4%和12%；东部和西部地区高铁对环境污染的抑制作用显著，非中心城市高铁对环境污染的影响大于中心城市，表明高铁网络能够在一定程度上缩小城市生态效率不平衡，有助于环境协调发展；高铁通过显著提高中国城市全要素生产率，进而抑制环境污染。文章的研究为实现高铁发展对城市环境污染的抑制作用提供了理论借鉴，为建设和发展高铁经济提供了以下政策参考：中国高铁是改变城市空间地理格局的重要基础设施，环境污染存在显著的空间溢出效应，因此从城市的空间地理视角思考环境污染的区域联防联控策略，特别是考虑在学术探讨和政策实践中均较少讨论的高铁网络布局对环境污染的作用具有重要的理论和实践价值；高铁开通对抑制城市环境污染的作用具有异质性，进一步在中西部地区和非中心城市推进新型交通基础设施建设，促进城际运输网络现代化和效率提升，不仅有助于当地经济发展，同时也有利于保护生态环境。