充分挖掘消费者绿色食品消费潜力、促进绿色食品市场健康快速发展是对经济高质量发展的重要支撑。文章以知-信-行理论和感知价值理论为基础，将认知水平和感知价值视为多维结构，建立绿色食品消费意愿理论模型。基于湖南省1121份消费者调研数据，利用结构方程模型分析认知水平对绿色食品消费意愿的影响，并进一步探讨多维感知价值在二者间发挥的中介作用。结果表明：（1）消费者对绿色食品的认知建立在对食品安全知识、绿色食品知识的掌握和本身的环境保护意识上，但总体认知水平还有提升的空间。（2）认知水平能直接影响绿色食品消费意愿（直接效应0.48），也能通过感知情感价值、感知条件价值和感知生态价值间接影响绿色食品消费意愿（总间接效应0.67），表明既要重视提升消费者绿色食品认知水平，也要增强消费者绿色食品价值感知。（3）感知价值中的情感价值（0.23）、条件价值（0.20）和生态价值（0.27）在认知水平与消费意愿间起中介作用，而功能价值和社会价值的中介作用不显著。表明绿色食品认知水平是消费者购买意愿的重要因素，情感价值、条件价值和生态价值在认知水平向消费意愿转化过程中发挥了重要作用。根据研究结论和讨论，文章提出构建绿色食品信息传递信任机制、多渠道宣传绿色食品信息、开展与绿色食品生产相关的体验式旅游等方式提升绿色食品认知水平，同时需要增强消费者绿色食品情感价值、条件价值和生态价值感知，深度挖掘绿色食品消费潜力。