对企业而言,自主创新能力是企业核心竞争力的关键;对区域和国家而言,自主创新能力是区域经济获得长远发展的核心动力。为推动区域自主创新能力的发展,自20世纪90年代以来,我国不同省份共建立了100多家国家高新技术产业开发区。而国家自主创新示范区是在优秀国家高新区的基础上建立的,相较于国家高新区,国家自主创新示范区在自主创新能力的发展及政策支持上均具有一定优势。因此,本文通过对国家高新区和国家自主创新示范区的自主创新能力进行比较,为我国高新区自主创新能力的提高指出方向与政策。本文在对国内外现有区域自主创新能力和国家高新区及国家自主创新示范区发展的相关研究文献进行梳理的基础上,界定了区域自主创新能力的概念与内涵,并结合国家高新区与国家自主创新示范区的发展特征,依据科学的研究方法设计了一套具有较高效度的自主创新能力评价指标体系,该体系以创新的投入和产出为评估维度,客观且有代表性。在此基础上,以2014年我国115个国家高新区的统计数据为分析样本,以统计分析软件为分析工具,采用主成分分析、因子分析等方法对数据进行处理。最后研究结果表明,国家自主创新示范区和示范区外的国家高新区在自主创新能力具有显著差异,国家自主创新示范区的创新投入和创新产出均显著高于国家高新区;各示范区之间以及各国家高新区之间的自主创新能力也有显著差异,分别反映在创新投入和创新产出上也有明显不同。综合上述理论和实证分析,本研究最后从国家高新区和国家自主创新示范区自主创新能力的两个维度出发,提出了落后区域提高自主创新能力的路径:加大区域内资本、人力等创新要素的投入力度;促进区域内科技成果转化,提升创新产出水平,以此来提高我国的自主创新能力,提升国家核心竞争力。