随着经济全球化的进程不断加快，中国经济与世界经济的关联愈加紧密，各个产业的国际竞争力日趋增强，对外直接投资在中国产业结构升级中所发挥的作用也越来越重要。我国鼓励具有比较优势的企业参与国际经济技术合作，积极开拓海外市场，这有助于提升产业的国际竞争力，推动产业结构升级。本文首先就对外直接投资与产业结构升级的相关研究进行梳理。以此为基础从理论上分析了不同动因的对外直接投资对母国产业结构升级的机理，然后结合中国的现状分析了我国对外直接投资促进国内产业结构升级的路径，再运用灰色模型和GM(1,1)预测模型对各个行业与产业结构优化的关联程度进行研究，结果表明：以科学研究和技术服务业为代表的技术寻求型对外直接投资对国内产业结构升级的作用显著；以批发零售业为代表的市场寻求型对外直接投资是促进国内产业结构升级的重要因素；以采矿业为代表的资源寻求型对外直接投资对于提升国内产业结构的作用也较大；战略型对外直接投资的行业能够保持以及提升产品的比较优势，进而促进国内产业结构升级。最后，在理论分析和实证检验的基础上，对我国利用对外直接投资促进产业结构升级提出相应的政策建议。对策主要包括三个方面：一是充分调动不同动因对外直接投资对国内产业结构升级的作用，二是对外直接投资的产业选择要与我国产业结构升级的趋势相一致，三是政府要加强在对外直接投资推动产业结构优化方面的引导作用。