城市群作为包含多个不同规模、不同功能城市的大型空间单元,不仅是能源消耗的主体,还是碳排放的高度集聚区。由于碳排放存在空间关联性,会随着城市间的经济活动发生转移与泄漏,导致城市群的碳排放问题比单一城市更为复杂。长远来看,需要依靠协同创新驱动实现低碳发展。而创新具有显著的空间异质性,创新要素在空间上的分布与集聚状态反映出不同的创新规模分布模式,基于“结构—行为—绩效”的逻辑,进而可能产生不同的环境效应。因此,探寻合理的创新规模分布模式,促进城市群内城市间协同创新,对于碳减排目标的实现具有重要意义。本文首先采用首位度指数法和城市指数法测算了表征城市群创新规模分布的单中心指数和多中心指数;进一步采用偏相关分析法和Kernel密度估计方法分析了2003～2017年中国十一大重点城市群的创新规模分布与碳排放的时序演进特征及分布动态;其次,从理论角度出发,围绕区域空间结构理论和空间集聚理论构建城市群创新规模分布影响碳排放的理论框架,并提出研究假说;然后依据研究假说构建静态面板模型、调节效应模型和中介效应模型,分别检验城市群创新规模分布对碳排放的影响及传导机制。结果表明:（1）从城市群创新规模分布指数的时序演进特征来看,样本期内,创新规模分布之多中心模式主要分布在呼包鄂榆城市群、长江三角洲城市群、北部湾城市群、长江中游城市群、珠江三角洲城市群、成渝城市群和哈长城市群;创新规模分布之单中心模式在京津冀城市群、关中平原城市群和兰西城市群较为凸显。从碳排放的时序演进特征来看,样本期内各城市群的年均碳排放量均呈上升趋势。总体来看,城市群创新规模分布之单中心模式与碳排放呈正相关,创新规模分布之多中心模式与碳排放呈负相关。（2）计量结果显示,城市群创新规模分布之单中心和多中心模式,分别对碳排放产生促进、抑制作用,并且随着更多城市主体纳入多中心模式框架,其对碳排放的抑制作用逐渐增强。同时,创新不仅可以通过结构效应抑制碳排放,还可以通过规模效应产生对碳排放的促降作用。（3）在城市群创新规模分布影响碳排放的过程中,城市群规模具有正向调节作用。具体表现为:在创新规模分布之单中心模式下,城市群规模会强化其对碳排放的促进作用;而在创新规模分布之多中心模式下,城市群规模会强化其对碳排放的促降作用。此外,城市群功能分工和区域经济一体化也是城市群创新规模分布影响碳排放的有效途径。基于此,本文提出如下建议:优化资源配置,建立城市群协同创新的节能减排机制;加强非中心城市环境规制强度,强化受溢效应;畅通创新集聚多中心结构减排的传导路径,优化城市群功能分工,实现错位发展和差异化竞争;推动区域经济一体化发展,规避非中心城市“被边缘化”的风险。