经济发展总是在结构的不断调整优化中实现的，优化产业结构、推动产业升级，已成为当今世界经济发展的主规律。甘肃作为我国的老工业基地，如何抓住我国及西部地区工业化加速升级发展的良好机遇，充分利用自身资源优势有利条件，把握运用产业结构变动规律，顺利实现工业结构优化升级，推动经济实现跨越发展已成为迫切需要研究的现实课题。本文在借鉴国内外理论研究成果的基础上，首先对工业结构优化升级基本理论进行阐述。然后从工业所有制结构、产业结构、工业组织结构、技术结构、产品结构五个方面对甘肃省工业结构现状进行了深入分析，并在分析基础上总结出甘肃省工业结构目前存在着以公有制为主的工业所有制结构发展活力不足、以重工业为主的工业经济增长结构产业升级缓慢等问题。进而采用以定量模型为主，结合定性分析的实证方法，在构建了甘肃省工业结构优化升级综合评价指标体系之后，将灰色理论中的灰色关联分析引入到甘肃省工业结构优化升级的评价中，首先测算和评价了2005-2010年甘肃省工业结构优化升级评价指标与理想年份的的关联度和排名，接着本文又选取了天津、上海、广东、四川、贵州和云南六个典型省市作为横向比较对象，采用灰色关联分析法测算和评价2010年各省与理想省份的关联度和排名，以期全面、客观地评价甘肃省工业结构优化升级水平。最后结合甘肃省工业结构特征和特性，以模型测算结果为依据，提出了甘肃省须加快高技术产业发展、开拓自主创新、扩大对外开放等相关对策建议。