进入二十一世纪以来，我国的经济继续在高速的增长，中国大都市正在经历着巨大的经济和社会体制转型，快速工业化和城市化下中国社会城市空间格局日益分化，城市空间结构正经历着急剧的演变和重构进程。然而伴随着经济的高速发展，城市空间过度开发、土地利用效率低下、各区域城市功能定位高度雷同，文化遗产建设性破坏，“重产轻城”现象严重以及生态环境急剧恶化等诸多负面问题影响着社会经济的可持续发展，作为一个跨学科的研究对象，城市空间结构的演化和整合也由此成为区域经济和城市与区域规划领域的研究重点和热点。本研究在综述区域经济学、产业经济学、城市经济学、新经济地理学等各相关学科在城市空间结构方面的研究文献和理论成果的基础上，基于当前中国处于社会和经济快速转型期这一现实背景，选择中国特大城市的典型代表——上海市为实证对象，将城市空间结构划分为经济空间结构、社会空间结构和环境空间结构三个研究层面。从理论与实证的双重角度，深入考察自开埠以来各个时段上海城市空间结构的形态演变过程和空间分布特征，全面系统研究上海城市空间形成发展历程及其演化分异的影响因子，在对其城市空间结构的发展脉络及其演化机制进行分析的基础上，结合上海建设国际大都市的目标背景，剖析现在上海城市空间结构发展中存在的问题和成因，从微观（中央商务区布局）、中观（郊区新城建设）、宏观（全市城镇体系和区域城市群建设）三个方面阐述上海城市空间结构的未来发展趋势以及优化路径。在定量实证方面，采用因子分析法对上海18个区县综合反映城市发展状况的相关指标进行了评估分类，建立了城市功能综合评价体系，并从区位、经济结构及变动、社会结构及变动和物质环境等4个角度选取了17个指标进行了因子分析和聚类分析，然后根据各区县实际情况进行判断归类并总结各区域空间分布特征。从而进一步明确了上海市各区县城市发展总的驱动因素，为归纳提炼各区县城市功能空间定位和发展优势提供了科学依据。综上研究发现，城市空间结构由经济空间结构、社会空间结构以及环境空间结构组成。经济空间结构为社会成员提供了工作空间，社会空间结构则为社会成员提供了居住空间，工作空间和居住空间共同构成了城市空间发展的整体框架，两者互动的发展过程共同推动着城市的空间发展和结构演变。环境空间结构为社会经济的发展和结构演变提供了运行条件和规则，为社会经济活动的良性运转提供了硬环境和软环境，作为社会经济系统健康运行的深层机制，在多个层面上影响着城市空间结构的演变。这使其贯穿于社会和经济发展的全过程，只有将环境结构映射到经济和社会结构的过程当中，才能实现对空间的建构过程。综上，经济空间结构、社会空间结构、环境空间结构的交互作用过程构成了城市空间发展和结构演变的综合机制，直接影响着城市空间的内部构成和组织模式。