中国经济只有走可持续发展道路才有未来，目前我国已进入工业化中期与重化工业化阶段，城市化也进入快速推进阶段，这势必会对工业能源和环境产生巨大的压力。若以牺牲工业化和城市化为代价来达到节能减排的目标显然既不可取也不现实，而要实现工业发展、城市化与能源环境的协调发展，只有通过技术创新提高工业全要素能源效率为根本途径。产业集聚作为城市化和工业化相互作用和影响的重要媒介，可为工业企业间的清洁绿色技术溢出提供可能，有利于节约工业能源消耗。因此，只有将工业化、城市化和产业集聚纳入同一研究体系，才能寻求出提高工业全要素能源效率的根本方法。本文在文献梳理和现状分析的基础上，对泛珠三角区域城市化、产业集聚及其相互作用对工业全要素能源效率的影响进行深入探讨，并采用2000-2011年泛珠三角区域的面板数据对三者之间的因果关系进行实证检验。研究结果表明，泛珠三角区域城市化和工业化对工业全要素能源效率存在负面影响，而产业集聚却有利于工业全要素能源效率的提高；工业化和城市化之间存在着明显的互补关系，当城市化水平提高时工业化将为工业节能减排发挥积极效应；城市化与工业全要素能源效率之间并不存在U型关系，但产业集聚与工业全要素能源效率存在明显的倒U型关系，城市化通过产业集聚可明显促进工业全要素能源效率的提高。泛珠三角区域当产业集聚水平低于第一门槛值0.217时，产业集聚对工业全要素能源效率具有明显的促进作用；当产业集聚水平介于第一门槛值0.217和第二门槛值0.351之间时，产业集聚对工业全要素能源效率的促进作用并不明显；一旦越过第二门槛值0.351，产业集聚对工业全要素能源效率存在负面影响。纳入空间效应后，城市化与工业全要素能源效率间却存在明显的U型关系，这是泛珠三角区域空间扩散效应作用的结果。最后本文从加快城市化进程及注重城市化质量、加强产业集聚程度及坚持区域化合作、增加工业能源供给量及推进能源价格和税收体制改革三个方面就根本上促进工业全要素能源效率以实现节能减排提供相应的政策建议。