随着黄河流域生态保护和高质量发展成为重大国家战略,城市群作为黄河流域承载发展要素的主要空间之一,如何实现以城市群发展带动流域高质量发展成为一个关键问题。基于此,本文重点研究了2010至2018年间黄河下游中原城市群以及山东半岛城市群45个地市,探讨了其创新活动空间集聚以及创新溢出情况,以期为黄河下游实现高质量发展提供一定经验借鉴。在对国内外文献研究的基础之上,本文运用城市群发展理论、区域创新系统理论、空间效应理论以及创新溢出理论等相关理论基础,对黄河下游中原城市群和山东半岛城市群创新溢出效应进行理论了分析。然后,利用HHI系数以及莫兰指数等方法对其创新产出不平衡性以及区域集聚性的时空变异特征进行了研究,并结合LISA散点图探讨了研究期间内各地市创新能力的空间分布。随后,根据上述理论构建了创新溢出效应评价指标体系,运用知识生产函数和空间计量理论构建黄河下游城市群创新“投入—产出”模型,通过对模型回归以及效应分解对创新的空间溢出进行了定量和定性研究。最后,在空间杜宾模型中引入空间滞后项构建动态空间杜宾模型,对其直接效应、间接效应和总效应的短期表现和长期表现进行了说明。分析结果表明:(1)整体上看,黄河下游中原城市群和山东半岛城市群创新活动存在着正向的空间自相关关系,形成黄河沿线的郑州、济南以及非沿线的蚌埠、青岛四大创新核心;(2)2010至2018年间,城市群创新产出不平衡性以及空间集聚程度呈现下降趋势,但山东半岛城市群创新水平仍明显高于中原城市群;(3)静态面板中,中原城市群和山东半岛城市群创新活动存在显著的空间溢出效应,从效应分解结果看,R&D内部支出对于创新溢出的边际效用最大,R&D研发人员次之,金融贷款对创新溢出作用有限。经济发展、基础设施建设两种解释变量的溢出效应仅限于地理上相邻地市,外商直接投资对于相邻地市则具有负的外部性;(4)动态面板中,经济发展水平通过创新溢出显著提升了区域创新能力,R&D研发人员的创新溢出效应也上升同R&D内部支出同样重要的地位,且基础设施建设以及金融贷款水平一定程度上提升了创新能力,而外商直接投资仅在模型中的间接效应有所体现。最后,基于模型分析结果,本文提出加大创新要素投入,优化创新要素的配置,促进要素流动,完善区域创新体系以及推动区域内各地市的创新合作,以及大力提升区域开放水平并增强城市群中心城市辐射能力等相关政策建议,以期加快黄河下游中原城市群和山东半岛城市群实现高质量发展。