面对日益严峻的环境问题,减少温室气体排放和发展低碳经济已成为国内外关注的焦点。中国作为全球第二大经济体和二氧化碳排放最多的发展中国家,面临着来自国际和国内的双重压力。我国正处于社会经济发展的关键时期,提高二氧化碳排放效率是提高经济发展水平的同时削减二氧化碳排放量的关键,同时国家总体目标的实现必然要从区域层面的减排行动着手,因此,测度我国各省市的二氧化碳排放绩效进行并计算各省市的提高二氧化碳排放效率的改进目标值对于了解我国各省市二氧化碳排放水平、科学制定减排措施具有重要意义。本文首先对1997-2012年中国各省市的二氧化碳排放量进行的估算,并分析了各省市的二氧化碳排放量、人均二氧化碳排放量和二氧化碳排放强度的变化趋势;然后考虑到传统方向距离函数评价二氧化碳排放效率时会高估结果的缺陷,在全要素和生产技术框架下,分别应用传统方向距离函数和规模方向距离函数对中国各省市的二氧化碳排放效率进行测度,并计算中国各省市为达到二氧化碳排放效率最优,其期望产出与非期望产出的改进方向、改进目标值及改进变化率,以此对中国各省市的二氧化碳减排潜力进行测度。研究发现2002年起我国二氧化碳排放量迅速增长,2008-2012年我国二氧化碳增长率有所降低,但我国仍面临巨大的二氧化碳减排压力;1997-2012年我国各省区的二氧化碳排放量、碳排放强度、人均二氧化碳排放的变化趋势呈现了较大区域差异性,中、西部地区应向东部地区学习,积极转变经济发展方式;规模方向距离函数能够弥补传统方向距离函数对二氧化碳排放效率高估的缺陷,其测算结果更加客观、真实;我国沿海和东部地区的二氧化碳排放效率优于其他地区,未达到二氧化碳排放效率最优的省市中总体上二氧化碳排放量的削减变化率明显大于GDP的增加变化率,各省份应首先努力减少二氧化碳排放量。