明确影响不同规模城市中居民出行方式选择的关键因素及其影响路径，有助于采取针对性策略调节城市居民出行结构，进而提高城市交通系统效率，缓解交通拥堵、空气污染等“城市病”。现有研究较少关注中、小城市的居民出行方式选择，较缺少同省份居民出行方式选择的跨城市规模对比分析，不利于策略制定者运用出行方式关键影响因素调节居民出行行为。考虑到与出行行为和与出行需求相关的社会经济因素在不同规模城市间的潜在差异，有必要研究、对比不同规模城市的居民出行方式选择。以交通可达性、出行者个体属性、出行特征、出行偏好为因素构建影响居民出行方式选择的理论路径模型，并在山西省选取大、中、小城市样本，收集居民个体出行数据，利用基于未加权最小二乘法的结构方程模型，验证并探究上述因素对3类城市居民出行方式具体作用差异。通过研究发现：（1）4个建模因素对3种规模城市居民的出行方式选择的影响存在明显的差异，表明策略上的“因地制宜”是有效改善居民出行结构的基础。（2）在大城市与中等城市，交通可达性通过偏好对出行方式选择的间接影响较强于其对出行方式选择的直接影响；在小城市，出行者个体属性通过偏好对出行方式选择的间接作用比其直接作用更强。（3）3个城市中，与个体属性和出行偏好有关的间接路径均成立；然而，与交通可达性有关的间接路径并不全部成立。在大城市与中等城市，交通可达性可通过影响出行偏好与出行特征，进而间接影响出行方式选择；在小城市，交通可达性对出行方式选择的间接影响仅通过出行偏好传递。