日益严峻的环境问题已然成为制约中国经济发展的一大因素,绿色技术创新有助于实现经济可持续发展和生态环境改善“双赢”局面。政府高度重视绿色技术创新,我国绿色技术创新专利的申请和授权数量日渐庞大,但由于绿色技术使用成本较高且环境具有公共物品属性,目前绿色技术的使用率较低。因而绿色技术创新水平的提升能否有效促进地区环境质量改善有待考证。环境规制是政府控制环境污染的直接手段,研究环境规制水平提升是否促进绿色技术创新更好地发挥节能减排作用具有重要的现实意义。本文采用理论分析和实证检验相结合的方法研究了绿色技术创新与环境质量之间的关系。理论分析部分首先对绿色技术创新影响环境质量的可能的内在作用机制进行了分析,其次构建一个垄断市场下环境规制对厂商绿色技术创新采用行为影响的理论模型,探讨绿色技术创新对环境质量的影响是否因环境规制水平的变化而变化。实证检验部分基于中国城市统计年鉴以及专利数据库,使用285个地级及以上城市2003～2015年的面板数据,采用固定效应模型和面板两阶段最小二乘法对理论假说进行实证检验。本文研究表明:绿色技术创新水平的提升有利于地区环境质量改善;受环境规制水平提升的影响,绿色技术创新的使用率提高,其对环境质量的改善作用增强;提高地方政府财政分权水平、鼓励私营经济发展、促进金融发展、提升外向型经济发展水平以及科学推进城市化进程都有利于绿色技术创新以及环境规制工具更好地发挥改善环境质量的作用。本文的研究为改善城市环境质量提供可借鉴的思路。