在全球经济发展进入低速期，产业结构面临新一轮调整的背景下，制造业产业结构升级成为我国经济可持续发展的重要研究课题。我国国民经济和社会发展十二五规划也提出了提高产业核心竞争力，改造提升制造业的建议，制造业结构升级成为我国经济发展的重要任务。随着国际资本流动的加快，外商直接投资的规模日益扩大，质量不断改善，成为推动我国经济增长和产业结构调整的重要力量。在中国加入WTO以来，全国近70%的外商直接投资投向了制造业，外商直接投资对制造业结构产生了十分重要的影响。而山东省作为中国的经济大省，凭借其优越的地理位置和经济条件，积极引进外资，实际利用外资的规模和质量都得到很大提高。山东省引进外商直接投资不仅促进了全省经济总量的增长，而且有利于制造业产业结构的调整。本文以山东省为例，希望通过分析山东省制造业利用外商直接投资的情况对其他省份乃至全国起到借鉴作用。本文在外商直接投资与产业结构调整的理论基础之上，着重分析了山东省制造业及其利用外商直接投资的现状。然后用规范分析与实证分析相结合的方法就FDI对山东省制造业产业结构升级的影响进行深层次的分析。研究结果表明，外商直接投资促进了山东省制造业产业结构升级；外商直接投资对山东省制造业结构的技术溢出效应大于资本供给效应；外商直接投资对山东省制造业内资企业产生明显的技术溢出效应。最后，在总结前文的基础上，就山东省制造业利用外资存在的问题，提出了促进高新技术制造业发展、优化引资质量和引资来源、扩大产业集群、积极诱导外资企业的技术外溢、提高制造业自主研发能力等措施进一步促进山东省制造业产业结构优化升级。