沅水流域古城镇的规模、兴衰都与水运有着密切的联系。采用ArcGIS空间分析和SPSS统计工具，对筛选出满足四个条件的233个古城镇空间分布特征及影响因素进行分析，结果表明：（1）湖南沅水流域古城镇沿辐聚状水系呈叶脉分布，具有多中心集群分布趋势，由流域东北部向西、北部递增的特征明显；古城镇职能类型呈“条带状与团块状并存”分布格局。（2）219个古城镇分布在与航道距离15 km的范围内，占94%，体现出极强的航道依赖性。（3）湖南沅水流域古城镇的空间关联以正相关类型为主，总体为“干支流沿线热，与航道距离远冷”；热点区多分布于支流航道交汇处，即沅水干流、酉水、武水、辰水航道，空间集聚性较强；1985年古城镇的空间关联以负相关类型为主，空间异质性特征较强。（4）资源禀赋是影响沅水流域古城镇分布的基础性因素；基于区位和水运条件，古城镇形成并逐步演化出军事、政治、商贸等职能；随着城镇集聚、职能类型的丰富，军事、政治、商贸职能之间相互影响、相互转化。探寻湖南沅水航道沿岸古城镇的分布规律及历史文化特性，对古城镇的发展及多重文化保护提出建议，以期为今后沅水流域古航道的航运复航及古城镇振兴等研究提供理论依据。