随着全球经济社会的不断发展,由温室气体排放造成的全球变暖等一系列环境问题日益严重,倍受政府的普遍重视。中国作为全球碳排放总量及增量最大的国家,在碳减排方面经受着严峻考验。与此同时,中国的城镇化进入快速发展的关键时期,超过75%的二氧化碳排放量均来自城市。城镇化将会通过消费端和生产端等多种路径对碳排放效率产生影响。因此,探究城镇化对碳排放效率的影响及其影响机理,为保证中国经济平稳增长的同时开创新型城镇化道路,尽早实现节能减排目标具有重要的理论和实践意义。本文基于环境库兹涅茨曲线（EKC）理论、可持续发展理论,提出研究假设,认为城镇化与碳排放效率或将存在U型关系,且城镇化可以通过提高技术水平、扩大对外开放和提高劳动生产率等路径提升碳排放效率。为验证假设,本文首先基于非期望产出的SBM-DEA（Slack Based Measure-Data Envelopment Analysis）方法测算中国30个省份（除西藏）1997-2017年的碳排放效率,并分析其空间相关性。其次,建立空间杜宾模型（SDM）,探究城镇化与区域碳排放效率之间的非线性关系。最后,在基准模型的基础上加入了城镇化与基准模型中系数显著为正的解释变量的交互项,通过观察交互项的系数来验证城镇化对碳排放效率产生影响可能存在的机制。结果表明:第一、中国各省份碳排放效率之间存在明显的空间溢出效应,且周边地区的城镇化发展有利于促进当地碳排放效率的提高。第二、样本期间内,城镇化与碳排放效率之间呈现明显的“U型”曲线关系。当城镇化率低于48%时,碳排放效率随城镇化水平的提升逐渐下降,在城镇化率跨过这一临界值之后,碳排放效率随城镇化水平增加而呈现逐步上升的趋势。目前中国绝大部分省份的城镇化率高于48%这一临界值,因此处于碳排放效率随城镇化的发展而提高的阶段。第三、城镇化可以在一定程度上提升对外开放水平、技术进步以及劳动生产率对碳排放效率的正面影响。因此,各地区在建设新型城镇化过程中应注重吸引拥有环保技术优势的外资企业进入,加大对绿色环保技术的补贴和支持,同时鼓励通过技术引领提高劳动生产率,从而促进我国碳排放效率的提升,实现碳减排目标。